JP6541683B2 - Molded article for polishing layer and polishing pad - Google Patents
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Description
本発明は、半導体ウェハ,半導体デバイス,シリコンウェハ,ハードディスク,ガラス基板,光学製品,または,各種金属等を研磨するための研磨パッドの研磨層として用いられる研磨層用成形体に関する。 The present invention relates to a molded body for a polishing layer used as a polishing layer of a polishing pad for polishing a semiconductor wafer, a semiconductor device, a silicon wafer, a hard disk, a glass substrate, an optical product, or various metals.
半導体ウェハを鏡面加工したり、半導体デバイスの絶縁膜や導電体膜の表面を平坦化したりするために用いられる研磨方法として、化学的機械的研磨(CMP)が知られている。CMPは、ウェハ等の被研磨材の表面を、砥粒及び反応液を含む研磨スラリー(以下、単にスラリーとも称する)を用いて研磨パッドで研磨する方法である。 Chemical mechanical polishing (CMP) is known as a polishing method used to mirror-finish a semiconductor wafer or to planarize the surface of an insulating film or a conductor film of a semiconductor device. The CMP is a method of polishing the surface of a material to be polished such as a wafer with a polishing pad using a polishing slurry (hereinafter, also simply referred to as a slurry) containing abrasive grains and a reaction solution.
従来、CMP用の研磨パッドとしては、不織布タイプの研磨パッドが広く用いられていた。不織布タイプの研磨パッドは、ポリウレタンを含浸させた不織布を含む柔軟な研磨パッドである。不織布タイプの研磨パッドは柔軟であるために被研磨材との接触性が良いという長所も有する。また、不織布に空隙を有するためにスラリーの保持性が良いという長所を有する。一方で、不織布タイプの研磨パッドは、柔軟であるために被研磨面を平坦化する性能(平坦化性と称する)が低いという短所があった。また、不織布タイプの研磨パッドは、不織布の空隙が砥粒や研磨屑で目詰まりしたときに被研磨面にスクラッチを生じさせ易くなるという欠点もあった。さらに、不織布の空隙深くまで砥粒や研磨屑が侵入したときには洗浄でそれらを充分に除去できず、それにより、寿命が短くなるという短所もあった。 Conventionally, a non-woven fabric type polishing pad has been widely used as a polishing pad for CMP. The non-woven type polishing pad is a flexible polishing pad comprising a non-woven fabric impregnated with polyurethane. The non-woven fabric type polishing pad is also flexible and has an advantage in that it has good contact with the material to be polished. In addition, since there is a void in the non-woven fabric, there is an advantage that the retention of the slurry is good. On the other hand, the non-woven fabric type polishing pad has a disadvantage that its ability to flatten the surface to be polished (referred to as planarization) is low because it is flexible. In addition, the non-woven fabric type polishing pad also has a defect that the surface to be polished is easily scratched when the non-woven fabric is clogged with abrasive grains or polishing debris. Furthermore, when the abrasive grains and polishing debris have penetrated deep into the gaps of the non-woven fabric, they can not be sufficiently removed by washing, which results in a short life.
不織布タイプの研磨パッドとは異なるタイプの研磨パッドとして、高分子発泡体を主体とする研磨パッドも知られている。高分子発泡体を主体とする研磨パッドは、不織布タイプの研磨パッドに比べて高い剛性を有するために平坦化性に優れる。また、高分子発泡体を主体とする研磨パッドは独立気泡構造を有するために、不織布タイプの研磨パッドのように砥粒や研磨屑が空隙深くまで侵入することがない。そのために、洗浄により砥粒や研磨屑の除去が比較的容易であるために比較的寿命が長い。高分子発泡体を主体とする研磨パッドとしては、例えば、下記特許文献1〜6に開示されているような、2液硬化型ポリウレタンを注型発泡成形した発泡ポリウレタン成形体を研磨層として備える研磨パッドが知られている。また、下記特許文献7に示すような、熱可塑性の発泡ポリウレタン成形体を研磨層として備える研磨パッドも知られている。 As a polishing pad of a type different from the non-woven fabric type polishing pad, a polishing pad mainly composed of a polymer foam is also known. A polishing pad mainly composed of a polymer foam has superior rigidity because it has high rigidity as compared with a non-woven fabric type polishing pad. In addition, since the polishing pad mainly composed of a polymer foam has a closed cell structure, abrasive grains and polishing debris do not penetrate deep into the void as in the non-woven fabric type polishing pad. Therefore, the life is relatively long because the removal of abrasive grains and polishing debris is relatively easy by cleaning. As a polishing pad mainly composed of a polymer foam, for example, polishing is provided as a polishing layer is a foamed polyurethane molded body obtained by casting foam molding of a two-component curing type polyurethane as disclosed in Patent Documents 1 to 6 below. Pads are known. Moreover, the polishing pad provided with a thermoplastic foam polyurethane molded object as a polishing layer as shown to the following patent document 7 is also known.
半導体デバイスには集積回路が高集積化及び多層配線化されている。半導体デバイスの平坦化加工に用いられる研磨パッドには、より高い平坦化性が求められる。平坦化性の高い研磨パッドは、研磨するべき部分の研磨速度が高く、研磨するべきではない部分の研磨速度が低い。平坦化性の高い研磨パッドには高い硬度が求められる。発泡ポリウレタン成形体を研磨層として備える研磨パッドは、研磨層の硬度が比較的高いために平坦化性が高い。 Integrated circuits are highly integrated and multilayered in semiconductor devices. A polishing pad used for planarization of semiconductor devices is required to have higher planarization. The highly planarizing polishing pad has a high polishing rate of a portion to be polished and a low polishing rate of a portion not to be polished. High hardness is required for a polishing pad with high planarization. A polishing pad provided with a foamed polyurethane molding as a polishing layer has high flatness because the hardness of the polishing layer is relatively high.
近年、半導体デバイスのさらなる高集積化及び多層配線化に伴い、さらに高い平坦化性を有する研磨パッドが求められている。発泡ポリウレタン成形体を研磨層として備える研磨パッドを用いた場合には、研磨層のさらなる高硬度化による高い平坦化性の実現は困難であった。さらに高い平坦化性を有する研磨パッドを提供するために、例えば、下記特許文献8及び9は、非多孔性の熱可塑性ポリウレタン成形体を研磨層として備える高硬度の研磨パッドを開示する。 In recent years, with the further high integration and multilayer wiring of semiconductor devices, a polishing pad having even higher flatness is required. In the case of using a polishing pad provided with a foamed polyurethane molded product as a polishing layer, it has been difficult to realize high planarization by further increasing the hardness of the polishing layer. In order to provide a polishing pad having even higher flatness, for example, the following Patent Documents 8 and 9 disclose a high hardness polishing pad provided with a nonporous thermoplastic polyurethane molded body as a polishing layer.
従来の非多孔性の熱可塑性ポリウレタン成形体を研磨層として備える研磨パッドは高い成形性と高い平坦化性とを両立させることが困難であった。 In the case of a polishing pad provided with a conventional nonporous thermoplastic polyurethane molded article as a polishing layer, it has been difficult to achieve both high moldability and high flatness.
本発明は、高い成形性と高い平坦化性とを兼ね備えた研磨層用成形体を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a molded article for an abrasive layer having both high moldability and high flatness.
本発明の一局面は、高分子ジオールと、有機ジイソシアネートと、炭素数4以下であるジオールを含む第1の鎖伸長剤と、炭素数5以上であるジオールを含む第2の鎖伸長剤と、を含む単量体の重合体であり、且つ、有機ジイソシアネートのイソシアネート基に由来する窒素含有割合が6.3〜7.4質量%である熱可塑性ポリウレタンを含み、非多孔性である、研磨層用成形体である。上記のような熱可塑性ポリウレタンは高い成形性を有する。また、非多孔性の熱可塑性ポリウレタン成形体は高硬度であるために、研磨層として用いた場合に高い平坦化性を発現する。 One aspect of the present invention is a polymer diol, an organic diisocyanate, a first chain extender containing a diol having 4 or less carbon atoms, and a second chain extender containing a diol having 5 or more carbon atoms. A non-porous abrasive layer comprising a thermoplastic polyurethane which is a polymer of a monomer containing at least one of nitrogen and a nitrogen content of 6.3 to 7.4% by mass derived from the isocyanate group of the organic diisocyanate. It is a molded object. The above-mentioned thermoplastic polyurethanes have high moldability. In addition, since the non-porous thermoplastic polyurethane molded article has high hardness, it exhibits high flatness when used as an abrasive layer.
また、第1の鎖伸長剤として、エチレングリコール,1,3-プロパンジオール,1,2-ブタンジオール,1,3-ブタンジオール,2,3-ブタンジオール,1,4-ブタンジオール,2-メチル-1,3-プロパンジオールからなる群から選ばれる少なくとも1種を含み、第2の鎖伸長剤が、1,5-ペンタンジオール,2,2-ジメチルプロパン-1,3-ジオール,3-メチル1,5-ペンタンジオール,1,6-ヘキサンジオール,シクロヘキサンジオール,1,8-オクタンジオール,シクロヘキサンジメタノール,1,9-ノナンジオール,2-メチル-1,8-オクタンジオール,及び1,10-デカンジオールからなる群から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。 In addition, as a first chain extender, ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 2,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2- The second chain extender comprises at least one member selected from the group consisting of methyl-1,3-propanediol, and the second chain extender is 1,5-pentanediol, 2,2-dimethylpropane-1,3-diol, 3- Methyl 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, cyclohexanediol, 1,8-octanediol, cyclohexanedimethanol, 1,9-nonanediol, 2-methyl-1, 8-octanediol, and 1, It is preferable to include at least one selected from the group consisting of 10-decanediol.
また、熱可塑性ポリウレタンは、示差走査熱量測定(DSC)による吸熱ピークを185℃以下に有し、吸熱ピークにおける吸熱ピーク面積から求めた結晶化エンタルピー(ΔH)が2〜15J/gである場合には、成形性が特に優れる点から好ましい。 In addition, the thermoplastic polyurethane has an endothermic peak by differential scanning calorimetry (DSC) at 185 ° C. or less, and the crystallization enthalpy (ΔH) determined from the endothermic peak area at the endothermic peak is 2 to 15 J / g. Is preferable from the viewpoint that moldability is particularly excellent.
また、互いの炭素数の差が2以上である第1の鎖伸長剤と第2の鎖伸長剤とを含む場合には、成形性が特に優れる点から好ましい。 Moreover, when the difference of a carbon number of mutual mutually contains 2 or more, when it contains the 1st chain extender and 2nd chain extender, it is preferable from the point which a moldability is especially excellent.
また、研磨層用成形体は、密度1.0g/cm3以上、JIS−D硬度75以上である場合には、平坦化性に特に優れる点から好ましい。Further, a molded body for a polishing layer is preferable in the case of having a density of 1.0 g / cm 3 or more and a JIS-D hardness of 75 or more from the viewpoint of particularly excellent flatness.
また、研磨層用成形体は、水との接触角が75度以下である表面を有する場合には、被研磨面にスクラッチが発生しにくくなる点から好ましい。 When the abrasive layer molding has a surface having a contact angle with water of 75 degrees or less, it is preferable in that scratching is less likely to occur on the surface to be polished.
また、熱可塑性ポリウレタンは、50℃の温水で飽和膨潤したときの50℃における引張弾性率が250〜1500MPaである場合には、スクラッチを発生させない程度に高い硬度を維持できる研磨層が得られる点から好ましい。 In addition, in the case where the thermoplastic polyurethane has a tensile elastic modulus at 50 ° C. of 250 to 1500 MPa when saturated and swollen with warm water of 50 ° C., it is possible to obtain an abrasive layer capable of maintaining high hardness to the extent that scratch does not occur. It is preferable from
また、熱可塑性ポリウレタンは、下記式:A/B×100(Aは50℃の温水で飽和膨潤させたときの50℃における貯蔵弾性率、Bは50℃の温水で飽和膨潤させていないときの50℃における貯蔵弾性率)から算出される、貯蔵弾性率の水飽和膨潤時保持率が55%以上である場合には、研磨特性が研磨中に経時的に変化しにくい点から好ましい。 The thermoplastic polyurethane has the following formula: A / B × 100 (A is a storage elastic modulus at 50 ° C. when saturated swelling with warm water at 50 ° C., B is a saturated elastic swelling with warm water at 50 ° C. When the water saturated swelling retention ratio of the storage elastic modulus, which is calculated from the storage elastic modulus at 50 ° C., is 55% or more, it is preferable from the viewpoint that the polishing characteristics are unlikely to change with time during polishing.
また、高分子ジオールが、ポリエチレングリコール,ポリプロピレングリコール,ポリテトラメチレングリコール,及びポリメチルテトラメチレングリコールからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する場合には、親水性に優れる点から好ましい。 When the high molecular weight diol contains at least one selected from the group consisting of polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, and polymethyltetramethylene glycol, it is preferable from the viewpoint of excellent hydrophilicity.
また、研磨層用成形体は凹部を有する研磨面を含み、凹部は、研磨面に向かって広がる、テーパー形状のコーナー部を有する場合には、研磨中に凹部のコーナー部にバリが生じにくくなる点から好ましい。 In addition, when the abrasive layer molding includes a polishing surface having a recess, and the recess has a tapered corner portion that spreads toward the polishing surface, burrs are less likely to occur at the corner of the recess during polishing. It is preferable from the point of view.
また、本発明の他の一局面は、上述した何れかの研磨層用成形体を研磨層として含む研磨パッドである。このような研磨パッドによれば、研磨均一性に優れる研磨を実現できる。 Another aspect of the present invention is a polishing pad including any of the above-described abrasive layer moldings as a polishing layer. According to such a polishing pad, polishing excellent in polishing uniformity can be realized.
また、研磨層の硬度よりも低い硬度を有するクッション層が積層されている場合には、グローバル平坦化性(全体的な平坦化性)とローカル平坦化性と(局所的な平坦化性)のバランスに優れた研磨パッドが得られる点から好ましい。 In addition, in the case where a cushion layer having a hardness lower than the hardness of the polishing layer is laminated, the global planarization (overall planarization) and the local planarization (local planarization) can be obtained. It is preferable from the point which the polishing pad excellent in balance is obtained.
本発明によれば、成形性に優れるとともに、研磨層として用いた場合に高い平坦化性を発現する研磨層用成形体が得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while it is excellent in a moldability, the molded object for abrasive layers which expresses high planarization property when it uses as an abrasive layer is obtained.
以下、本発明に係る一実施形態の研磨層用成形体及び研磨パッドについて詳しく説明する。 Hereinafter, the molded body for a polishing layer and the polishing pad according to one embodiment of the present invention will be described in detail.
本実施形態の研磨層用成形体は、高分子ジオールと、有機ジイソシアネートと、炭素数4以下であるジオールを含む第1の鎖伸長剤と、炭素数5以上であるジオールを含む第2の鎖伸長剤と、を含む単量体の重合体であり、且つ、有機ジイソシアネートのイソシアネート基に由来する窒素含有割合が6.3〜7.4質量%である熱可塑性ポリウレタンを含み、非多孔性である、熱可塑性ポリウレタン成形体である。 The molded article for a polishing layer according to the present embodiment includes a polymer diol, an organic diisocyanate, a first chain extender containing a diol having 4 or less carbon atoms, and a second chain containing a diol having 5 or more carbon atoms. A polymer of a monomer containing an extender, and comprising a thermoplastic polyurethane having a nitrogen content of 6.3 to 7.4% by mass derived from the isocyanate group of the organic diisocyanate, and is nonporous It is a thermoplastic polyurethane molded article.
高分子ジオールとしては、例えば、ポリエーテルジオール,ポリエステルジオール,ポリカーボネートジオール等が挙げられる。 As high molecular weight diol, polyether diol, polyester diol, polycarbonate diol etc. are mentioned, for example.
ポリエーテルジオールとしては、例えば、ポリエチレングリコール,ポリプロピレングリコール,ポリテトラメチレングリコール,ポリメチルテトラメチレングリコール,ポリオキシプロピレングリコール,グリセリンベースポリアルキレンエーテルグリコール等が挙げられる。これらは単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of polyether diols include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, polymethyltetramethylene glycol, polyoxypropylene glycol, glycerin-based polyalkylene ether glycol and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
また、ポリエステルジオールとしては、ジカルボン酸またはそのエステル,無水物などのエステル形成性誘導体と、低分子ジオールと、を直接エステル化反応またはエステル交換反応させて得られるものが挙げられる。 Examples of polyester diols include those obtained by direct esterification reaction or transesterification reaction of ester forming derivatives such as dicarboxylic acids or their esters, anhydrides and the like and low molecular weight diols.
ジカルボン酸の具体例としては、例えばシュウ酸,コハク酸,グルタル酸,アジピン酸,ピメリン酸,スベリン酸,アゼライン酸,セバシン酸,ドデカンジカルボン酸,2-メチルコハク酸,2-メチルアジピン酸,3-メチルアジピン酸,3-メチルペンタン二酸,2-メチルオクタン二酸,3,8-ジメチルデカン二酸,3,7-ジメチルデカン二酸等の炭素数2〜12の脂肪族ジカルボン酸;トリグリセリドの分留により得られる不飽和脂肪酸を二量化した炭素数14〜48の二量化脂肪族ジカルボン酸(ダイマー酸)及びこれらの水素添加物(水添ダイマー酸)等の脂肪族ジカルボン酸;1,4-シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸;テレフタル酸,イソフタル酸,オルトフタル酸等の芳香族ジカルボン酸等が挙げられる。ダイマー酸及び水添ダイマー酸としては、例えば、ユニケマ社製の商品名「プリポール1004」、「プリポール1006」、「プリポール1009」、「プリポール1013」等が挙げられる。これらは単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Specific examples of the dicarboxylic acid include oxalic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedicarboxylic acid, 2-methylsuccinic acid, 2-methyladipic acid, 3- Aliphatic dicarboxylic acids having 2 to 12 carbon atoms such as methyladipic acid, 3-methylpentanedioic acid, 2-methyloctanedioic acid, 3,8-dimethyldecanedioic acid, 3,7-dimethyldecanedioic acid; triglycerides Aliphatic dicarboxylic acids such as a dimerized aliphatic dicarboxylic acid having 14 to 48 carbon atoms (dimer acid) obtained by fractional distillation and dimerized unsaturated fatty acid (dimer acid) and hydrogenated products thereof (hydrogenated dimer acid); 1,4 -Alicyclic dicarboxylic acids such as cyclohexanedicarboxylic acid; and aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid and orthophthalic acid. Examples of the dimer acid and hydrogenated dimer acid include trade names "Puripol 1004", "Pripol 1006", "Pripol 1009", "Pripol 1013" and the like manufactured by Unichema. These may be used alone or in combination of two or more.
また、低分子ジオールの具体例としては、例えばエチレングリコール,1,3-プロパンジオール,1,2-プロパンジオール,2-メチル-1,3-プロパンジオール,1,4-ブタンジオール,ネオペンチルグリコール,1,5-ペンタンジオール,3-メチル-1,5-ペンタンジオール,1,6-ヘキサンジオール,1,7-ヘプタンジオール,1,8-オクタンジオール,2-メチル-1,8-オクタンジオール,1,9-ノナンジオール,1,10-デカンジオール等の脂肪族ジオール;シクロヘキサンジメタノール,シクロヘキサンジオール等の脂環式ジオール等が挙げられる。これらは単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、炭素数6〜12のジオール、さらには炭素数8〜10のジオール、とくには炭素数9のジオールが好ましい。 Further, specific examples of the low molecular weight diol include, for example, ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,2-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol 1,1,5-Pentanediol, 3-Methyl-1,5-Pentanediol, 1,6-Hexanediol, 1,7-Heptanediol, 1,8-Octanediol, 2-Methyl-1,8-Octanediol And aliphatic diols such as 1,9-nonanediol and 1,10-decanediol; and alicyclic diols such as cyclohexanedimethanol and cyclohexanediol. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, diols having 6 to 12 carbon atoms, and further diols having 8 to 10 carbon atoms, particularly diols having 9 carbon atoms are preferable.
ポリカーボネートジオールとしては、カーボネート化合物と低分子ジオールとを反応させて得られるものが挙げられる。 As polycarbonate diol, what is obtained by making a carbonate compound and low molecular weight diol react is mentioned.
カーボネート化合物の具体例としては、例えば、ジメチルカーボネートやジエチルカーボネート等のジアルキルカーボネート、エチレンカーボネート等のアルキレンカーボネート、ジフェニルカーボネート等のジアリールカーボネート等が挙げられる。また、低分子ジオールとしては上述したものと同様の低分子ジオールが挙げられる。これらはそれぞれ単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Specific examples of the carbonate compound include dialkyl carbonates such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate, alkylene carbonates such as ethylene carbonate, and diaryl carbonates such as diphenyl carbonate. Moreover, as low molecular weight diol, the low molecular weight diol similar to what was mentioned above is mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
高分子ジオールは単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、ポリエチレングリコール,ポリプロピレングリコール,ポリテトラメチレングリコール,及びポリメチルテトラメチレングリコールまたはそれらの誘導体から選ばれる少なくとも1種を含むことが親水性に優れる点からとくに好ましい。 The high molecular weight diols may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is particularly preferable to contain at least one selected from polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, and polymethyltetramethylene glycol or their derivatives, from the viewpoint of excellent hydrophilicity.
高分子ジオールの数平均分子量は特に限定されないが、600〜1400、さらには600〜1200、とくには600〜1000であることが好ましい。高分子ジオールの数平均分子量が低すぎる場合には、硬度や引張弾性率が低下して、研磨層の平坦化性が低下する傾向がある。一方、高分子ジオールの数平均分子量が高すぎる場合には、低反発弾性で高靭性の熱可塑性ポリウレタン成形体が得られやすくなる。低反発弾性で高靭性の熱可塑性ポリウレタン成形体を用いた研磨層は、表面に凹部を形成した場合に、凹部のコーナー部(端部,肩部)に研磨中にバリが生じやすくなる傾向がある。高分子ジオールの数平均分子量は、JIS K 1557に準拠して測定した水酸基価に基づいて算出した値である。 The number average molecular weight of the high molecular weight diol is not particularly limited, but is preferably 600 to 1,400, more preferably 600 to 1,200, and particularly preferably 600 to 1,000. When the number average molecular weight of the high molecular weight diol is too low, the hardness and the tensile modulus of elasticity tend to decrease, and the flatness of the polishing layer tends to decrease. On the other hand, when the number average molecular weight of the polymer diol is too high, a thermoplastic polyurethane molded article with low resilience and high toughness can be easily obtained. Abrasive layers that use low-resilience, high-toughness thermoplastic polyurethane moldings tend to have burrs during polishing at the corners (edges and shoulders) of the recess when the recess is formed on the surface. is there. The number average molecular weight of the high molecular weight diol is a value calculated based on the hydroxyl value measured in accordance with JIS K 1557.
有機ジイソシアネートとしては、例えばエチレンジイソシアネート,テトラメチレンジイソシアネート,ペンタメチレンジイソシアネート,ヘキサメチレンジイソシアネート,2,2,4-又は2,4,4'-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート,ドデカメチレンジイソシアネート,イソホロンジイソシアネート,イソプロピリデンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート),シクロヘキシルメタンジイソシアネート,メチルシクロヘキサンジイソシアネート,4,4'-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート,リジンジイソシアネート,2,6-ジイソシアナトメチルカプロエート,ビス(2-イソシアナトエチル)フマレート,ビス(2-イソシアナトエチル)カーボネート,2-イソシアナトエチル-2,6-ジイソシアナトヘキサノエート,シクロヘキシレンジイソシアネート,メチルシクロヘキシレンジイソシアネート,ビス(2-イソシアナトエチル)-4-シクロヘキセン等の脂肪族又は脂環式ジイソシアネート;2,4'-又は4,4'-ジフェニルメタンジイソシアネート,2,4-又は2,6-トリレンジイソシアネート,m-又はp-フェニレンジイソシアネート,m-又はp-キシリレンジイソシアネート,1,5-ナフチレンジイソシアネート,4,4'-ジイソシアナトビフェニル,3,3-ジメチル-4,4'-ジイソシアナトビフェニル,3,3-ジメチル-4,4'-ジイソシアナトジフェニルメタン,クロロフェニレン-2,4-ジイソシアネート,テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート等が挙げられる。これらは単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、4,4'-ジフェニルメタンジイソシアネート,2,4-トリレンジイソシアネート,2,6-トリレンジイソシアネート,イソホロンジイソシアネートから選ばれる少なくとも1種、とくには、4,4'-ジフェニルメタンジイソシアネートが耐摩耗性に優れる研磨層が得られる点から好ましい。 Examples of organic diisocyanates include ethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 2,2,4- or 2,4,4'-trimethylhexamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, isopropylidene bis. (4-cyclohexylisocyanate), cyclohexylmethane diisocyanate, methylcyclohexane diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, lysine diisocyanate, 2,6-diisocyanatomethylcaproate, bis (2-isocyanatoethyl) fumarate, bis ( 2-isocyanatoethyl) carbonate, 2-isocyanatoethyl-2,6-diisocyanatohexanoate, cyclohexylene diisocyanate Aliphatic or cycloaliphatic diisocyanates such as methylcyclohexylene diisocyanate, bis (2-isocyanatoethyl) -4-cyclohexene; 2,4'- or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4- or 2,6- Tolylene diisocyanate, m- or p-phenylene diisocyanate, m- or p-xylylene diisocyanate, 1,5-naphthyl diisocyanate, 4,4'-diisocyanatobiphenyl, 3,3-dimethyl-4,4'- Examples thereof include aromatic diisocyanates such as diisocyanatobiphenyl, 3,3-dimethyl-4,4'-diisocyanatodiphenylmethane, chlorophenylene-2,4-diisocyanate and tetramethyl xylylene diisocyanate. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, at least one selected from 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate and isophorone diisocyanate, in particular, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate is resistant to It is preferable from the point which the abrasive layer which is excellent in abrasion resistance is obtained.
熱可塑性ポリウレタンの重合に用いられる単量体中には、炭素数4以下のジオールである第1の鎖伸長剤と、炭素数5以上のジオールである第2の鎖伸長剤とが含有される。鎖伸長剤として炭素数4以下のジオールのみを用いた場合には、分子鎖中の-NH基と-CO基間の水素結合が多くなって緻密な網状構造を形成することにより高硬度や高強度を有する熱可塑性ポリウレタンが得られやすくなる。その反面、融点や結晶性が高くなって熱可塑性ポリウレタンの成形性は低下する。鎖伸長剤として炭素数4以下のジオールと炭素数5以上のジオールとを併用した場合には、エステルとウレタン基との間隔が長くなるために分子鎖間の凝集密度が適度に下がり、融点や結晶性が低くなって成形性に優れた熱可塑性ポリウレタンが得られる。 The monomer used for the polymerization of the thermoplastic polyurethane contains a first chain extender which is a diol having 4 or less carbon atoms and a second chain extender which is a diol having 5 or more carbon atoms. . When only a diol having 4 or less carbon atoms is used as a chain extender, hydrogen bonds between -NH and -CO groups in the molecular chain are increased to form a dense network structure, thereby achieving high hardness and high hardness. It becomes easy to obtain a thermoplastic polyurethane having strength. On the other hand, the melting point and the crystallinity increase, and the moldability of the thermoplastic polyurethane decreases. When a diol having 4 or less carbon atoms and a diol having 5 or more carbon atoms are used in combination as a chain extender, the distance between the ester and the urethane group becomes long, and the aggregation density between molecular chains is appropriately reduced. The crystallinity is lowered to obtain a thermoplastic polyurethane excellent in moldability.
炭素数4以下のジオールである第1の鎖伸長剤の具体例としては、例えば、エチレングリコール等の炭素数2のジオール;1,3-プロパンジオール等の炭素数3のジオール;1,2-ブタンジオール,1,3-ブタンジオール,2,3-ブタンジオール,1,4-ブタンジオール等のブタンジオールや2-メチル-1,3-プロパンジオール等の炭素数4のジオール等が挙げられる。 Specific examples of the first chain extender which is a diol having 4 or less carbon atoms include, for example, a diol having 2 carbon atoms such as ethylene glycol; a diol having 3 carbon atoms such as 1,3-propanediol; Examples thereof include butanediol such as butanediol, 1,3-butanediol, 2,3-butanediol and 1,4-butanediol, and diol having 4 carbon atoms such as 2-methyl-1,3-propanediol.
また、炭素数5以上のジオールである第2の鎖伸長剤としては、例えば、1,5-ペンタンジオールや2,2-ジメチルプロパン-1,3-ジオール等の炭素数5のジオール;3-メチル1,5-ペンタンジオール,1,6-ヘキサンジオール,シクロヘキサンジオール等の炭素数6のジオール;1,8-オクタンジオール,シクロヘキサンジメタノール等の炭素数8のジオール;1,9-ノナンジオール,2-メチル-1,8-オクタンジオール等の炭素数9のジオール;1,10-デカンジオール等の炭素数10のジオール等が挙げられる。 Further, as the second chain extender which is a diol having 5 or more carbon atoms, for example, a diol having 5 carbon atoms such as 1,5-pentanediol or 2,2-dimethylpropane-1,3-diol; 3- Diols having 6 carbon atoms such as methyl 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, cyclohexanediol; diols having 8 carbons such as 1,8-octanediol, cyclohexanedimethanol; 1,9-nonanediol, Examples thereof include C9 diols such as 2-methyl-1,8-octanediol; and C10 diols such as 1,10-decanediol.
炭素数4以下のジオールである第1の鎖伸長剤と炭素数5以上のジオールである第2の鎖伸長剤との含有比率は特に限定されず、成形性と硬度とのバランスに応じて調整される。好ましくは、例えば、第1の鎖伸長剤1モルに対して第2の鎖伸長剤を0.09〜0.67モル、さらには、0.25〜0.54モル配合することが好ましい。第2の鎖伸長剤の比率が低すぎる場合には熱可塑性ポリウレタンの成形性の改良効果が不充分になる傾向がある。また、第2の鎖伸長剤の比率が高すぎる場合には熱可塑性ポリウレタンの硬度が低下する傾向がある。 The content ratio of the first chain extender, which is a diol having 4 or less carbon atoms, and the second chain extender, which is a diol having 5 or more carbon atoms, is not particularly limited, and is adjusted according to the balance between moldability and hardness. Be done. Preferably, for example, it is preferable to blend 0.09 to 0.67 mole, more preferably 0.25 to 0.54 mole, of the second chain extender with respect to 1 mole of the first chain extender. If the proportion of the second chain extender is too low, the effect of improving the moldability of the thermoplastic polyurethane tends to be insufficient. If the proportion of the second chain extender is too high, the hardness of the thermoplastic polyurethane tends to decrease.
また、炭素数4以下のジオールである第1の鎖伸長剤と炭素数5以上のジオールである第2の鎖伸長剤とは、互いに炭素数が2以上の差があることがとくに成形性に優れた熱可塑性ポリウレタンが得られる点から好ましい。 In addition, the first chain extender, which is a diol having 4 or less carbon atoms, and the second chain extender, which is a diol having 5 or more carbon atoms, have a difference of 2 or more carbon atoms in particular, particularly in the formability It is preferable from the point which can obtain the outstanding thermoplastic polyurethane.
熱可塑性ポリウレタンの重合に用いられる鎖伸長剤としては、本発明の効果を損なわない限り、第1の鎖伸長剤と第2の鎖伸長剤の他、従来から熱可塑性ポリウレタンの重合に用いられているイソシアネート基と反応し得る活性水素原子を分子中に2個以上有する低分子化合物をさらに併用してもよい。 As a chain extender used for the polymerization of thermoplastic polyurethane, in addition to the first chain extender and the second chain extender, conventionally used for the polymerization of thermoplastic polyurethane as long as the effects of the present invention are not impaired. A low molecular weight compound having two or more active hydrogen atoms capable of reacting with an isocyanate group in the molecule may be further used in combination.
熱可塑性ポリウレタンの重合に用いられる高分子ジオール,鎖伸長剤,有機ジイソシアネートの各成分の配合比率は、目的とする耐摩耗性等の物性を考慮して適宜選択される。具体的には、例えば、高分子ジオール及び鎖伸長剤に含まれる活性水素原子1モルに対して、有機ジイソシアネートに含まれるイソシアネート基が0.95〜1.3モル、さらには0.96〜1.10モル、とくには0.97〜1.05モルとなる比率であることが、熱可塑性ポリウレタンの機械的強度、耐摩耗性、熱可塑性ポリウレタンの生産性、保存安定性に優れる点から好ましい。イソシアネート基の比率が低すぎる場合には、熱可塑性ポリウレタン成形体の機械的強度および耐摩耗性が低下する傾向がある。また、イソシアネート基の比率が高すぎる場合には熱可塑性ポリウレタンの生産性、保存安定性が低下する傾向がある。 The compounding ratio of each component of the polymeric diol, chain extender and organic diisocyanate used for the polymerization of the thermoplastic polyurethane is appropriately selected in consideration of the physical properties such as the desired abrasion resistance. Specifically, for example, an isocyanate group contained in the organic diisocyanate is 0.95 to 1.3 mol, further preferably 0.96 to 1 per 1 mol of active hydrogen atoms contained in the polymer diol and the chain extender. It is preferable that the ratio is 10 mol, particularly 0.97 to 1.05 mol from the viewpoint of the mechanical strength and abrasion resistance of the thermoplastic polyurethane, the productivity of the thermoplastic polyurethane and the storage stability. If the proportion of isocyanate groups is too low, the mechanical strength and the abrasion resistance of the thermoplastic polyurethane molded article tend to be reduced. When the proportion of isocyanate groups is too high, the productivity and storage stability of the thermoplastic polyurethane tend to be reduced.
高分子ジオールと有機ジイソシアネートと鎖伸長剤との質量比としては、高分子ジオールの量/(有機ジイソシアネートと鎖伸長剤の量)=15/85〜45/55、さらには20/80〜40/60、とくには25/75〜35/65であることが好ましい。 The mass ratio of the polymeric diol, the organic diisocyanate and the chain extender is as follows: amount of polymeric diol / (amount of organic diisocyanate and chain extender) = 15/85 to 45/55, and further 20/80 to 40 / It is preferably 60, in particular 25/75 to 35/65.
熱可塑性ポリウレタンは、高分子ジオールと、有機ジイソシアネートと、炭素数4以下であるジオールを含む第1の鎖伸長剤と、炭素数5以上であるジオールを含む第2の鎖伸長剤と、を含む単量体を、公知のプレポリマー法またはワンショット法を用いたウレタン化反応により重合することにより得られる。好ましくは、単軸又は多軸スクリュー型押出機を用いて、単量体を実質的に溶剤の不存在下で溶融混合しながら連続溶融重合する方法が用いられる。 The thermoplastic polyurethane comprises a polymeric diol, an organic diisocyanate, a first chain extender comprising a diol having 4 or less carbon atoms, and a second chain extender comprising a diol having 5 or more carbon atoms It is obtained by polymerizing a monomer by a urethanation reaction using a known prepolymer method or one shot method. Preferably, using a single screw or multi-screw extruder, continuous melt polymerization is carried out with the monomers being melt mixed substantially in the absence of a solvent.
熱可塑性ポリウレタン中の有機ジイソシアネートに由来する窒素含有割合は6.3〜7.4質量%であり、6.5〜7.3質量%、さらには6.7〜7.3質量%であることが好ましい。有機ジイソシアネートのイソシアネート基に由来する窒素含有割合を6.3〜7.4質量%に調整することにより、ポリウレタン中のハードセグメント量が高くなるために硬度の高い熱可塑性ポリウレタンが得られる。有機ジイソシアネートに由来する窒素含有割合が6.3質量%未満の場合には熱可塑性ポリウレタンの硬度が低くなり、得られる研磨層の平坦化性及び研磨効率が低下する。また、有機ジイソシアネートに由来する窒素含有割合が7.4質量%を超える場合には熱可塑性ポリウレタンの硬度が高くなりすぎることにより、被研磨面にスクラッチを発生させ易い研磨層になる。 The nitrogen content ratio derived from organic diisocyanate in the thermoplastic polyurethane is 6.3 to 7.4% by mass, 6.5 to 7.3% by mass, further 6.7 to 7.3% by mass Is preferred. By adjusting the nitrogen content ratio derived from the isocyanate group of the organic diisocyanate to 6.3 to 7.4% by mass, a thermoplastic polyurethane having high hardness can be obtained because the amount of hard segment in the polyurethane becomes high. When the nitrogen content ratio derived from organic diisocyanate is less than 6.3% by mass, the hardness of the thermoplastic polyurethane is lowered, and the planarization property and the polishing efficiency of the resulting polishing layer are reduced. In addition, when the nitrogen content ratio derived from organic diisocyanate exceeds 7.4% by mass, the hardness of the thermoplastic polyurethane becomes too high, so that the polishing layer is apt to easily generate a scratch on the surface to be polished.
また、熱可塑性ポリウレタンは、示差走査熱量測定(DSC)により得られる吸熱ピーク温度が185℃以下、さらには、180℃以下であることが成形性により優れる点から好ましい。なお、下限はとくに限定されないが160℃、さらには170℃程度であることが好ましい。また、吸熱ピークにおける吸熱ピーク面積から求めた結晶化エンタルピー(ΔH)は、2〜15J/g、さらには、5〜11J/gであることが成形性にとくに優れる点から好ましい。 The thermoplastic polyurethane is preferably an endothermic peak temperature obtained by differential scanning calorimetry (DSC) of 185 ° C. or less, and more preferably 180 ° C. or less from the viewpoint of excellent formability. The lower limit is not particularly limited, but is preferably about 160 ° C., and more preferably about 170 ° C. In addition, the crystallization enthalpy (ΔH) determined from the endothermic peak area at the endothermic peak is preferably 2 to 15 J / g, and more preferably 5 to 11 J / g from the viewpoint of particularly excellent formability.
また、熱可塑性ポリウレタンは、水との接触角が75度以下、さらには70度以下、とくには65度以下であることが好ましい。水との接触角が高すぎる場合には被研磨面にスクラッチを発生させ易い研磨層が得られる傾向がある。 The thermoplastic polyurethane preferably has a contact angle with water of 75 degrees or less, more preferably 70 degrees or less, and particularly preferably 65 degrees or less. When the contact angle with water is too high, there is a tendency to obtain an abrasive layer which is apt to cause scratches on the surface to be polished.
さらに、熱可塑性ポリウレタンの硬度としては、JIS−D硬度で75以上、さらには、80以上であることが好ましい。JIS−D硬度が低すぎる場合には、被研磨面に対する追従性が高いためにローカル平坦化性の低い研磨層が得られる傾向がある。 Furthermore, the hardness of the thermoplastic polyurethane is preferably 75 or more, more preferably 80 or more in JIS-D hardness. When the JIS-D hardness is too low, there is a tendency to obtain a polishing layer having low local planarization because the followability to the surface to be polished is high.
熱可塑性ポリウレタン成形体の密度は、1.0g/cm3以上、さらには1.1g/cm3以上、とくには、1.2g/cm3以上であることが好ましい。熱可塑性ポリウレタン成形体の密度が低すぎる場合には、ローカル平坦化性の低い研磨層が得られる傾向がある。The density of the thermoplastic polyurethane molded body is preferably 1.0 g / cm 3 or more, more preferably 1.1 g / cm 3 or more, and particularly preferably 1.2 g / cm 3 or more. If the density of the thermoplastic polyurethane molded article is too low, an abrasive layer with low local planarization tends to be obtained.
また、熱可塑性ポリウレタンは、50℃の水で飽和膨潤させた後の50℃における引張弾性率が250〜1500MPa、さらには400〜1300MPa、とくには600〜1000MPaであることが好ましい。50℃の水で飽和膨潤させた後の50℃における引張弾性率が低すぎる場合には、研磨中に研磨層が柔らかくなって平坦化性及び研磨効率が低下する傾向がある。また、50℃の水で飽和膨潤させた後の50℃における引張弾性率が高すぎる場合には、被研磨面にスクラッチを発生させやすくなる傾向がある。 The thermoplastic polyurethane preferably has a tensile elastic modulus at 50 ° C. of 250 to 1,500 MPa, more preferably 400 to 1,300 MPa, and particularly preferably 600 to 1,000 MPa after saturated swelling with water at 50 ° C. If the tensile elastic modulus at 50 ° C. after saturated swelling with water at 50 ° C. is too low, the polishing layer tends to be softened during polishing and the planarization and the polishing efficiency may be reduced. In addition, when the tensile elastic modulus at 50 ° C. after saturated swelling with water at 50 ° C. is too high, there is a tendency for the scratch to be easily generated on the surface to be polished.
熱可塑性ポリウレタンは、式(1):A/B×100
(Aは50℃の温水で飽和膨潤させたときの50℃における貯蔵弾性率、Bは50℃の温水で飽和膨潤させていないときの50℃における貯蔵弾性率)・・・(1)
により算出される、貯蔵弾性率の水飽和膨潤時保持率が55%以上、さらには60%以上、とくには75%以上であることが好ましい。貯蔵弾性率の水飽和膨潤時保持率が低すぎる場合には、水分による研磨層の特性変化が大きく、例えば研磨終了後、数時間〜数日間、湿潤状態で研磨パッドを放置した場合に研磨速度が低下しやすくなる傾向がある。The thermoplastic polyurethane has a formula (1): A / B × 100
(A: storage elastic modulus at 50 ° C. when saturated swelling with 50 ° C. warm water, B: storage elastic modulus at 50 ° C. when not saturated swelling with 50 ° C. hot water) (1)
It is preferable that the water-saturated swelling retention of storage elastic modulus calculated by the above is 55% or more, more preferably 60% or more, and particularly preferably 75% or more. When the retention rate at the time of water saturation swelling of the storage elastic modulus is too low, the characteristic change of the polishing layer due to moisture is large, for example, the polishing speed when the polishing pad is left in a wet state for several hours to several days after polishing is completed. Tend to decrease.
なお、飽和膨潤させていないときの50℃における貯蔵弾性率とは、試験片を50℃の温水で飽和膨潤させず、23℃、65%RHの条件下に3日間放置して状態調整をした直後に測定した50℃における貯蔵弾性率である。飽和膨潤させていないときの50℃における貯蔵弾性率は、600〜1900MPa、さらには800〜1700MPaであることが好ましい。50℃における貯蔵弾性率が低すぎる場合には研磨均一性が低下しやすくなる傾向があり、高すぎる場合にはスクラッチが多くなる傾向がある。 In addition, the storage elastic modulus at 50 ° C. when not saturated and swollen means that the test piece was conditioned by leaving it for 3 days at 23 ° C. and 65% RH without saturated swelling with warm water of 50 ° C. Storage modulus at 50 ° C. measured immediately after. The storage elastic modulus at 50 ° C. when not saturated and swollen is preferably 600 to 1900 MPa, and more preferably 800 to 1700 MPa. When the storage elastic modulus at 50 ° C. is too low, the polishing uniformity tends to decrease, and when it is too high, scratching tends to increase.
本実施形態の熱可塑性ポリウレタン成形体は、非多孔性(無発泡性)の成形体である。このような非多孔性の熱可塑性ポリウレタン成形体は、硬度が高いために、研磨層として用いた場合に高い平坦化性を発現する。このような非多孔性の熱可塑性ポリウレタン成形体は、発泡剤等の成分を含まない熱可塑性ポリウレタンをTダイを用いて押出成形したり射出成形したりすることにより、シートとして製造されることが好ましい。とくには、Tダイを用いた押出成形により得られるシートが均一な厚さのシートが得られる点から好ましい。 The thermoplastic polyurethane molded article of the present embodiment is a non-porous (non-foaming) molded article. Such non-porous thermoplastic polyurethane molded articles exhibit high flatness when used as an abrasive layer due to their high hardness. Such non-porous thermoplastic polyurethane molded articles can be produced as a sheet by extruding or injection molding thermoplastic polyurethane containing no components such as a foaming agent using a T-die. preferable. In particular, a sheet obtained by extrusion using a T-die is preferable because a sheet having a uniform thickness can be obtained.
研磨層用成形体の厚さは特に限定されず、研磨パッドの層構成や用途に応じて適宜調整される。具体的には、1.5〜3.0mm、さらには1.7〜2.8mm、とくには2.0〜2.5mmであることが好ましい。 The thickness of the molded body for polishing layer is not particularly limited, and may be appropriately adjusted according to the layer configuration and use of the polishing pad. Specifically, it is preferably 1.5 to 3.0 mm, more preferably 1.7 to 2.8 mm, and particularly preferably 2.0 to 2.5 mm.
本実施形態の研磨パッドは、所定の形状に整えた研磨層用成形体をそのまま用いた単層型の研磨パッドであっても、研磨層用成形体からなる研磨層にクッション層をさらに積層した複層型研磨パッドであってもよい。 The polishing pad according to the present embodiment further has a cushion layer laminated on the polishing layer formed of the polishing layer molding, even if it is a single-layer type polishing pad using the polishing layer molding having the predetermined shape as it is. It may be a multilayer polishing pad.
クッション層としては、研磨層の硬度よりも低い硬度を有する層であることが好ましい。クッション層の硬度が研磨層の硬度よりも低い場合には、被研磨面の局所的な凹凸に対しては硬質の研磨層が追従しやすくなるために、被研磨材全体の反りやうねりに対してはクッション層が追従するためにグローバル平坦化性とローカル平坦化性とのバランスに優れた研磨を実現できる。 The cushion layer is preferably a layer having a hardness lower than that of the polishing layer. When the hardness of the cushioning layer is lower than the hardness of the polishing layer, the hard polishing layer easily follows the local unevenness of the surface to be polished, so warpage or waviness of the entire material to be polished can be achieved. In order to follow the cushion layer, it is possible to realize polishing having an excellent balance between global planarization and local planarization.
クッション層として用いられる素材の具体例としては、公知の不織布にポリウレタンを含浸させた複合体;天然ゴム,ニトリルゴム,ポリブタジエンゴム,シリコーンゴム等のゴム;ポリエステル系熱可塑性エラストマー,ポリアミド系熱可塑性エラストマー,フッ素系熱可塑性エラストマー等の熱可塑性エラストマー;発泡プラスチック;ポリウレタン等が挙げられる。これらの中では柔軟性が適度である点から発泡構造を有するポリウレタンがとくに好ましい。 Specific examples of the material used as the cushion layer include a composite obtained by impregnating polyurethane with a known non-woven fabric; rubber such as natural rubber, nitrile rubber, polybutadiene rubber, silicone rubber, etc .; polyester thermoplastic elastomer, polyamide thermoplastic elastomer And thermoplastic elastomers such as fluorine-based thermoplastic elastomers; foamed plastics; polyurethanes and the like. Among these, polyurethane having a foam structure is particularly preferable in that the flexibility is appropriate.
クッション層の厚さは特に限定されないが、例えば0.3〜1.2mm、さらには0.5〜1.0mm程度であることが好ましい。クッション層が薄すぎる場合には、被研磨材全体の反りやうねりに対する追従効果が低下して、研磨パッドのグローバル平坦化性が低下する傾向がある。一方、クッション層が厚すぎる場合には、研磨パッド全体が柔らかくなって安定した研磨が難しくなる傾向がある。 The thickness of the cushion layer is not particularly limited, but is preferably, for example, about 0.3 to 1.2 mm, and more preferably about 0.5 to 1.0 mm. If the cushion layer is too thin, the effect of following the entire material to be polished on warpage and waviness tends to decrease, and the global planarization of the polishing pad tends to decrease. On the other hand, when the cushion layer is too thick, the entire polishing pad tends to be soft and difficult to perform stable polishing.
本実施形態の研磨層用成形体には、通常、研磨面にスラリーを均一かつ充分に供給させるために、例えば同心円状に、溝や穴のような凹部が形成される。このような凹部は、スクラッチ発生の原因となる研磨屑の排出や、研磨パッドの吸着によるウェハ破損の防止にも役立つ。 In the molded body for an abrasive layer of the present embodiment, usually, concave portions such as grooves or holes are formed concentrically, for example, concentrically in order to supply the slurry uniformly and sufficiently to the polishing surface. Such a recess also serves to discharge polishing debris that may cause scratching and to prevent wafer breakage due to adsorption of the polishing pad.
研磨面に凹部を形成する方法は特に限定されない。例えば、研磨層用成形体の表面を所定の凹部のパターンを形成するように切削加工したり、射出成形の際に金型で転写することにより凹部を形成したり、加熱された型でスタンプする等の方法により形成する方法等が挙げられる。 The method for forming the recess in the polishing surface is not particularly limited. For example, the surface of the molded abrasive layer is cut to form a predetermined pattern of recesses, or the recesses are formed by transfer with a mold during injection molding, or stamped with a heated mold. And the like.
例えば同心円状に溝を形成する場合、溝間の間隔としては、2.0〜50mm、さらには5.5〜30mm、とくには6.0〜15mm程度であることが好ましい。また、溝の幅としては、0.1〜3.0mm、さらには0.4〜2.0mm程度であることが好ましい。また、溝の深さとしては、0.2〜1.8mm、さらには0.4〜1.5mm程度であることが好ましい。また、溝の断面形状としては、例えば、長方形,台形,三角形,半円形等の形状が目的に応じて適宜選択される。 For example, when the grooves are formed concentrically, the distance between the grooves is preferably about 2.0 to 50 mm, more preferably 5.5 to 30 mm, and particularly preferably about 6.0 to 15 mm. The width of the groove is preferably about 0.1 to 3.0 mm, and more preferably about 0.4 to 2.0 mm. The depth of the groove is preferably 0.2 to 1.8 mm, and more preferably 0.4 to 1.5 mm. Moreover, as a cross-sectional shape of a groove | channel, shapes, such as a rectangle, a trapezoid, a triangle, a semicircle, etc. are suitably selected according to the objective, for example.
研磨層用成形体の研磨面に凹部を形成した場合、被研磨材またはコンディショナーが凹部のコーナー部(肩部,端部)に長時間繰り返し接触することにより、図1に示すようにコーナー部にバリが発生することがある。このようなバリは凹部を徐々に閉塞させてスラリーの供給量を徐々に低減させる。その結果、研磨速度や研磨均一性を徐々に低下させる。このような場合において、図2に示すように、凹部の少なくとも一方のコーナー部に、切り欠いたような断面を有するテーパー形状のコーナー部を形成することが好ましい。このようなテーパー形状のコーナー部は研磨面に対する垂直方向に対して傾斜した面である。凹部の少なくとも一方のコーナー部にこのようなテーパー形状を形成することにより、長時間研磨に用いても凹部を閉塞させるバリを発生させにくくする。 When a recess is formed on the polishing surface of the abrasive layer molding, the material to be polished or the conditioner comes in contact with the corner portion (shoulder portion, end portion) of the recess repeatedly for a long time, as shown in FIG. Burr may occur. Such burrs gradually close the recess and gradually reduce the amount of slurry supplied. As a result, the polishing speed and the polishing uniformity are gradually reduced. In such a case, as shown in FIG. 2, it is preferable to form a tapered corner portion having a cut-out cross section in at least one corner portion of the recess. Such a tapered corner portion is a surface inclined with respect to the direction perpendicular to the polishing surface. By forming such a tapered shape in at least one corner portion of the recess, it is difficult to generate burrs that close the recess even when used for polishing for a long time.
本実施形態の研磨層用成形体を研磨層として含む研磨パッドを用いたCMPの一実施形態について説明する。CMPにおいては、例えば、図3に示すような円形の回転定盤11と、スラリー供給ノズル12と、キャリア13と、パッドコンディショナー14とを備えたCMP装置20が用いられる。回転定盤11の表面に、研磨パッド10が両面テープ等により貼付けられている。また、キャリア13は被研磨材15を支持している。 One embodiment of CMP using a polishing pad including the molded body for a polishing layer of the present embodiment as a polishing layer will be described. In CMP, for example, a CMP apparatus 20 including a circular rotary surface plate 11 as shown in FIG. 3, a slurry supply nozzle 12, a carrier 13, and a pad conditioner 14 is used. The polishing pad 10 is attached to the surface of the rotary surface plate 11 with a double-sided tape or the like. Further, the carrier 13 supports the material 15 to be polished.
CMP装置20においては、回転定盤11は図略のモータにより矢印に示す方向に回転する。また、キャリア13は、回転定盤11の面内において、図略のモータにより例えば矢印に示す方向に回転する。パッドコンディショナー14も回転定盤11の面内において、図略のモータにより例えば矢印に示す方向に回転する。 In the CMP apparatus 20, the rotary surface plate 11 is rotated in the direction indicated by the arrow by a motor (not shown). Further, the carrier 13 is rotated, for example, in a direction indicated by an arrow by a motor (not shown) in the plane of the rotary surface plate 11. The pad conditioner 14 is also rotated, for example, in the direction indicated by the arrow by a motor (not shown) in the plane of the rotary surface plate 11.
はじめに、回転定盤11に固定されて回転する研磨パッド10の研磨層の研磨面に蒸留水を流しながら回転するパッドコンディショナー14を押し当てて、研磨面のコンディショニングを行う。パッドコンディショナーとしては、例えば、ダイヤモンド粒子をニッケル電着等により担体表面に固定したコンディショナーが用いられる。このようにして、研磨面を被研磨面の研磨に好適な表面粗さに調整する。次に、回転する研磨パッド10の表面にスラリー供給ノズル12から研磨スラリー16を供給する。研磨スラリー16は、例えば、水やオイル等の液状媒体;シリカ,アルミナ,酸化セリウム,酸化ジルコニウム,炭化ケイ素等の研磨剤;塩基,酸,界面活性剤,酸化剤,還元剤,キレート剤等を含有する。また、CMPを行うに際し、必要に応じ、研磨スラリーと共に、潤滑油、冷却剤などを供給してもよい。そして、満遍なく研磨スラリー16に濡らされた研磨パッド10の研磨面に、キャリア13に固定されて回転する被研磨材15を押し当てる。そして、所定の平坦度が得られるまで研磨処理が続けられる。研磨中に作用させる押し付け力や回転定盤11とキャリア13との相対運動の速度を調整することにより、仕上がり品質が影響を受ける。 First, while the distilled water is being flowed, the rotating pad conditioner 14 is pressed against the polishing surface of the polishing layer of the polishing pad 10 fixed and rotating on the rotary surface plate 11 to condition the polishing surface. As the pad conditioner, for example, a conditioner in which diamond particles are fixed to the support surface by nickel electrodeposition or the like is used. Thus, the polishing surface is adjusted to a surface roughness suitable for polishing the surface to be polished. Next, the polishing slurry 16 is supplied from the slurry supply nozzle 12 to the surface of the rotating polishing pad 10. The polishing slurry 16 is, for example, a liquid medium such as water or oil; an abrasive such as silica, alumina, cerium oxide, zirconium oxide or silicon carbide; a base, an acid, a surfactant, an oxidizing agent, a reducing agent, a chelating agent, etc. contains. In addition, when performing CMP, a lubricating oil, a coolant and the like may be supplied together with the polishing slurry, if necessary. Then, the material to be polished 15 fixed to the carrier 13 and rotated is pressed against the polishing surface of the polishing pad 10 uniformly wetted by the polishing slurry 16. Then, the polishing process is continued until a predetermined flatness is obtained. By adjusting the pressing force applied during polishing and the speed of relative movement between the rotary surface plate 11 and the carrier 13, the finished quality is affected.
研磨条件は特に限定されないが、効率的な研磨を行うためには、定盤と基板のそれぞれの回転速度は300rpm以下の低回転が好ましい。また、基板にかける圧力は、スクラッチの発生を抑制するためには150kPa以下であることが好ましい。また、研磨している間、研磨面に研磨スラリーを連続的に供給することが好ましい。研磨スラリーの供給量は、常に研磨面の全体を研磨スラリーで濡らす程度であることが好ましい。 The polishing conditions are not particularly limited, but in order to perform efficient polishing, it is preferable that the rotational speed of each of the platen and the substrate be as low as 300 rpm or less. Further, the pressure applied to the substrate is preferably 150 kPa or less in order to suppress the occurrence of scratches. In addition, it is preferable to continuously supply the polishing slurry to the polishing surface while polishing. The supply amount of the polishing slurry is preferably such that the entire polishing surface is always wet with the polishing slurry.
本実施形態のCMPは、各種半導体装置やMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)等の製造プロセスにおける研磨に好ましく用いられる。被研磨材の具体例としては、例えば、シリコンウェハ,酸化シリコン,酸化フッ化シリコン等の半導体ウェハ;所定の配線を有する配線板に形成された酸化ケイ素膜,ガラス膜,窒化ケイ素膜等の無機絶縁膜;ポリシリコン,アルミニウム,銅,チタン,窒化チタン,タングステン,タンタル、窒化タンタル等を主として含有する膜;フォトマスク,レンズ,プリズム等の光学ガラス;スズドープ酸化インジウム(ITO)等の無機導電膜;ガラス及び結晶質材料で構成される光集積回路,光スイッチング素子,光導波路,光ファイバーの端面,シンチレータ等の光学用単結晶;固体レーザー単結晶;青色レーザーLED用サファイヤ基板;炭化ケイ素,リン化ガリウム,ヒ化ガリウム等の半導体単結晶;磁気ディスク用ガラス基板;磁気ヘッド等;メタクリル樹脂,ポリカーボネート樹脂等の合成樹脂などが挙げられる。 The CMP of the present embodiment is preferably used for polishing in manufacturing processes of various semiconductor devices and MEMS (Micro Electro Mechanical Systems). Specific examples of the material to be polished include, for example, silicon wafers, semiconductor wafers such as silicon oxide and silicon oxide fluoride; and inorganic materials such as silicon oxide films, glass films and silicon nitride films formed on a wiring board having a predetermined wiring. Insulating film: Film mainly containing polysilicon, aluminum, copper, titanium, titanium nitride, tungsten, tantalum, tantalum nitride etc. Optical glass such as photomask, lens, prism etc. Inorganic conductive film such as tin-doped indium oxide (ITO) Optical integrated circuits composed of glass and crystalline materials, optical switching devices, optical waveguides, end faces of optical fibers, optical single crystals such as scintillators; solid laser single crystals; sapphire substrates for blue laser LEDs; silicon carbide, phosphide Semiconductor single crystals such as gallium and gallium arsenide; Glass substrates for magnetic disks; De like; methacrylic resins and synthetic resins such as polycarbonate resin.
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明の範囲はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be more specifically described by way of examples. The scope of the present invention is not limited to these examples.
[実施例1]
数平均分子量850のポリテトラメチレングリコール(PTMG850)、炭素数4の鎖伸長剤である1,4-ブタンジオール(BD)、炭素数6の鎖伸長剤である3-メチル1,5-ペンタンジオール(MPD)、及び4,4'-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)をPTMG850:BD:MPD:MDI=19.0:14.7:6.4:59.9(質量比)の割合で混合した単量体を準備した。そして、定量ポンプで単量体を二軸押出機に連続的に供給して混練しながら連続溶融重合することにより重合体を得た。二軸押出機から連続的に吐出される溶融状態の重合体のストランドを水中に連続的に押出した後、ペレタイザーで細断することにより熱可塑性ポリウレタンAのペレットを得た。そして、熱可塑性ポリウレタンAを以下のような評価方法により評価した。Example 1
Polytetramethylene glycol (PTMG850) having a number average molecular weight of 850, 1,4-butanediol (BD) which is a chain extender of 4 carbon atoms, 3-methyl 1,5-pentanediol which is a chain extender of 6 carbon atoms (MPD), and a unit amount of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) mixed in a ratio of PTMG 850: BD: MPD: MDI = 19.0: 14.7: 6.4: 59.9 (mass ratio) I prepared my body. Then, a monomer was continuously supplied to a twin-screw extruder by a metering pump and continuously melt-polymerized while being kneaded to obtain a polymer. After continuously extruding the strand of the polymer in the molten state continuously discharged from the twin-screw extruder into water, pellets of thermoplastic polyurethane A were obtained by shredding with a pelletizer. And thermoplastic polyurethane A was evaluated by the following evaluation methods.
〈有機ジイソシアネートのイソシアネート基に由来する窒素含有割合の測定〉
はじめに、熱可塑性ポリウレタン中の全窒素含有量を元素分析法により下記の条件で算出した。
・装置 :パーキンエルマー社製 全自動元素分析装置2400シリーズII型(オートサンプラー標準装備)C・H・N・S/O分析装置
・電気炉温度:975℃
・試料量 :2mg
・助燃剤 :なし
・試料容器:錫箔(助燃効果あり、1枚使用)
・検量線作成用標準物質:スルファニルアミド
次に、熱可塑性ポリウレタンA中の有機ジイソシアネートのイソシアネート基に由来に窒素原子及び鎖伸長剤に由来する窒素原子をそれぞれ下記の条件でNMRの測定により検出した。
・装置 :日本電子製核磁気共鳴装置 Lambda500
・測定条件:共鳴周波数;1H 500MHz /プローブ;TH5FG2
・溶媒 :DMSO−d6 濃度;5wt%/vol
・測定温度:80℃
・積算回数:64s
そして、元素分析法及びNMRの結果から、有機ジイソシアネートのイソシアネート基に由来する窒素含有割合を算出した。<Measurement of nitrogen content ratio derived from isocyanate group of organic diisocyanate>
First, the total nitrogen content in the thermoplastic polyurethane was calculated by elemental analysis under the following conditions.
-Device: Perkin-Elmer Fully Automatic Elemental Analyzer 2400 Series II (standard equipped with autosampler) C · H · N · S / O analyzer · Electric furnace temperature: 975 ° C
・ Sample amount: 2 mg
-Flame retardant: None-Sample container: Tin foil (with flame retardant effect, use 1 sheet)
· Standard substance for preparation of calibration curve: Sulfanylamide Next, nitrogen atom derived from isocyanate group of organic diisocyanate in thermoplastic polyurethane A and nitrogen atom derived from chain extender were respectively detected by NMR measurement under the following conditions .
・ Apparatus: Nuclear magnetic resonance system made by Nippon Denshi Lambda 500
・ Measurement condition: Resonant frequency; 1H 500MHz / probe; TH5FG2
Solvent: DMSO-d6 concentration; 5 wt% / vol
・ Measurement temperature: 80 ° C
・ Number of accumulation: 64s
And the nitrogen content rate originating in the isocyanate group of organic diisocyanate was computed from the result of elemental analysis and NMR.
〈示差走査熱量(DSC)測定〉
示差走査熱量計(メトラー社製「DSC30」)を用い、熱可塑性ポリウレタンAの吸熱ピーク温度(℃)及びその吸熱ピークにおける吸熱ピーク面積から結晶化エンタルピー(ΔH)を求めた。なお測定条件は、サンプル約10mg、窒素ガス雰囲気下、10℃/分の昇温速度で行った。Differential Scanning Calorimetry (DSC) Measurement
The crystallization enthalpy (ΔH) was determined from the endothermic peak temperature (° C.) of the thermoplastic polyurethane A and the endothermic peak area at the endothermic peak using a differential scanning calorimeter (“DSC 30” manufactured by Mettler, Inc.). The measurement conditions were about 10 mg of sample and a nitrogen gas atmosphere at a temperature rising rate of 10 ° C./min.
〈水との接触角〉
熱可塑性ポリウレタンAを2枚の金属板の間に挟み、熱プレス成形機((株)神藤工業所製の卓上用テストプレス)で熱プレス成形した。熱プレス成形は、加熱温度230℃で2分間予熱した後、所定のプレス圧で1分間プレスした。そして、熱プレス成形機から熱可塑性ポリウレタンAを介在させた2枚の金属板を取り出し、冷却することにより、厚さ300μmのプレス成形シートを得た。そして、得られたプレス成形シートを減圧乾燥機内で60℃×16時間乾燥した。そして、プレス成形シートの水との接触角を協和界面科学(株)製のDropMaster500を用いて測定した。<Contact angle with water>
Thermoplastic polyurethane A was sandwiched between two metal plates, and hot pressed using a hot press molding machine (test press for tabletop manufactured by Shinto Kogyo Co., Ltd.). The hot press molding was performed by preheating at a heating temperature of 230 ° C. for 2 minutes and pressing at a predetermined pressing pressure for 1 minute. Then, the two metal plates interposing the thermoplastic polyurethane A were taken out from the heat press molding machine and cooled to obtain a press-formed sheet with a thickness of 300 μm. Then, the obtained press-formed sheet was dried in a vacuum dryer at 60 ° C. for 16 hours. Then, the contact angle of the press-formed sheet with water was measured using DropMaster 500 manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.
〈密度〉
厚さ2mmのプレス成形シートを作成し、JIS K 7112に準拠して、密度を測定した。<density>
A press-formed sheet having a thickness of 2 mm was prepared, and the density was measured in accordance with JIS K7112.
〈硬度〉
厚さ2mmのプレス成形シートを作成し、JIS K 7311に準拠して、硬度(JIS−D硬度)を測定した。<hardness>
A press-formed sheet having a thickness of 2 mm was prepared, and the hardness (JIS-D hardness) was measured in accordance with JIS K 7311.
〈50℃の水で飽和膨潤させたときの50℃における引張弾性率〉
厚さ300μmのプレス成形シートを作成した。そして、厚さ300μmのプレス成形シートから2号型試験片(JISK7113)を打ち抜いた。そして、2号型試験片を50℃の温水に48時間浸漬することにより水で飽和膨潤させた。そして、温水から取り出した2号型試験片の表面の水分を拭き取った後、雰囲気温度50℃において2分間静置した。そして、引張試験機(インストロン社製3367)にチャック間距離40mmで2号型試験片を装着し、雰囲気温度50℃で2分間静置した後、引張速度500mm/分、N=6本の条件で引張弾性率を測定した。<Tensile elastic modulus at 50 ° C. when saturated swelling with water at 50 ° C.>
A 300 μm thick press-formed sheet was produced. Then, a No. 2 test piece (JIS K 7113) was punched out of a 300 μm thick press-formed sheet. Then, the No. 2 test piece was saturated and swelled with water by immersing it in warm water of 50 ° C. for 48 hours. And after wiping off the moisture of the surface of type 2 test piece taken out from warm water, it stood for 2 minutes at atmospheric temperature 50 ° C. Then, a No. 2 test piece is mounted at a chuck distance of 40 mm on a tensile tester (3367 manufactured by Instron), and after standing for 2 minutes at an atmosphere temperature of 50 ° C., a tensile speed of 500 mm / min, N = 6 The tensile modulus was measured under the conditions.
〈貯蔵弾性率の水飽和膨潤時保持率〉
厚さ300μmのプレス成形シートを作成した。そして、プレス成形シートから5.0×30(mm)の試験片を切り出し、23℃、65%RHの条件下で3日間放置して状態調整をした。そして、試験片を動的粘弾性測定装置(DVEレオスペクトラー(株)レオロジー製)を用いて、50℃における動的粘弾性率を周波数11Hzで測定することにより、貯蔵弾性率(B)を求めた。
一方、同様に作成した試験片を50℃の温水に48時間浸漬することにより水で飽和膨潤させた。そして、温水から取り出した試験片の表面の水分を拭き取った後、50℃における動的粘弾性率を周波数11Hzで測定することにより、貯蔵弾性率(A)を求めた。
そして、温水で飽和膨潤させた試験片の貯蔵弾性率を(A)、温水で飽和膨潤させていない試験片の貯蔵弾性率を(B)として、水膨潤時の貯蔵弾性率の維持率を、下記式(1):A/B×100
(Aは50℃の温水で飽和膨潤させた試験片の50℃における貯蔵弾性率、Bは50℃の温水で飽和膨潤させていない試験片の50℃における貯蔵弾性率)・・・(1)
により算出した。<Water-saturated swelling retention of storage modulus>
A 300 μm thick press-formed sheet was produced. Then, a test piece of 5.0 × 30 (mm) was cut out from the press-formed sheet, and left for 3 days under conditions of 23 ° C. and 65% RH for conditioning. Then, the storage elastic modulus (B) is measured by measuring the dynamic viscoelastic modulus at 50 ° C. at a frequency of 11 Hz using a test piece using a dynamic viscoelasticity measuring apparatus (DVE Rheospectr Co., Ltd., manufactured by Rheology). I asked.
On the other hand, a test piece prepared in the same manner was saturated and swelled with water by immersing in warm water of 50 ° C. for 48 hours. And after wiping off the moisture of the surface of the test piece taken out from warm water, the storage elastic modulus (A) was determined by measuring the dynamic viscoelastic modulus at 50 ° C. at a frequency of 11 Hz.
Then, the storage modulus of a test piece saturated and swollen with warm water is (A), and the storage modulus of a test piece not saturated and swollen with warm water is (B). The following formula (1): A / B × 100
(A is the storage modulus at 50 ° C. of the test piece saturated and swollen with warm water at 50 ° C., B is the storage elastic modulus at 50 ° C. of the test piece not saturated and swollen with warm water at 50 ° C.) ... (1)
Calculated by
〈成形性及び研磨特性〉
圧力ゲージを取り付けたフィルターを備えたT−ダイを設置した単軸押出成形機(スクリュー径90mm)を準備した。そして、熱可塑性ポリウレタンAのペレットを単軸押出成形機に供給してT−ダイから吐出させ、60〜80℃に調温されたギャップ間隔1.8mmの一対のロールに通過させることにより、厚さ2mmの非多孔性の熱可塑性ポリウレタンシートを得た。単軸押出成形機の条件は、仕込みシリンダー温度215〜240℃、ダイス温度230〜240℃、に設定した。そして、このときの成形性を以下の方法により評価した。<Formability and polishing characteristics>
A single-screw extruder (screw diameter 90 mm) equipped with a T-die equipped with a filter equipped with a pressure gauge was prepared. Then, pellets of thermoplastic polyurethane A are supplied to a single-screw extruder, discharged from a T-die, and passed through a pair of rolls having a gap distance of 1.8 mm and controlled at 60 to 80 ° C. A 2 mm non-porous thermoplastic polyurethane sheet was obtained. The conditions of the single-screw extruder were set to a feeding cylinder temperature of 215 to 240 ° C and a die temperature of 230 to 240 ° C. And the moldability at this time was evaluated by the following method.
(成形性)
A:成形時に未溶融物が全く見られず、圧力ゲージも上昇しなかった。
B:成形時に未溶融物が見られたが、圧力ゲージは上昇しなかった。
C:成形時に未溶融が見られ、圧力ゲージは上昇した。(Formability)
A: No unmelted material was observed at the time of molding, and the pressure gauge did not rise.
B: Unmelted material was observed during molding, but the pressure gauge did not rise.
C: Unmelted was observed at the time of molding, and the pressure gauge rose.
そして、得られた熱可塑性ポリウレタンシートの表面を研削することにより厚さ1.2mmの研磨層用成形体を得た。そして、厚さ1.2mmの研磨層用成形体の研磨面となる主面に、幅1mm,深さ1.0mmの溝を7.5mm間隔で同心円状に形成した。また、同心円状に形成した溝の両側のコーナー部に、図2に示すような、研磨面に向かって広がる一辺が0.6mmの正三角形に切り欠いたようなテーパー形状を有するコーナー部を形成した。そして、研磨層用成形体を直径38cmの円形に切り抜いた。そして、裏面にクッション層を両面粘着シートで貼り合わせて複層型研磨パッドを作成した。クッション層としては、厚み0.8mm,JIS−C硬度65,空隙率48体積%の発泡ポリウレタン製シートであるイノアックコーポレーション社製「ポロンH48」を用いた。そして、得られた複層型研磨パッドの研磨特性を下記方法により評価した。 Then, the surface of the obtained thermoplastic polyurethane sheet was ground to obtain a molded article for an abrasive layer having a thickness of 1.2 mm. Then, grooves having a width of 1 mm and a depth of 1.0 mm were formed concentrically at intervals of 7.5 mm on the main surface to be a polished surface of the molded article for a polishing layer having a thickness of 1.2 mm. In addition, as shown in FIG. 2, a corner portion having a tapered shape in which one side extending toward the polishing surface is cut into an equilateral triangle of 0.6 mm as shown in FIG. 2 is formed at the corner portions on both sides of the concentrically formed groove. did. Then, the abrasive layer molding was cut into a circle having a diameter of 38 cm. Then, a cushioning layer was bonded to the back surface with a double-sided pressure-sensitive adhesive sheet to prepare a multilayer polishing pad. As the cushion layer, "Poron H48" manufactured by Inoac Corporation, which is a foamed polyurethane sheet having a thickness of 0.8 mm, JIS-C hardness of 65, and a porosity of 48% by volume is used. Then, the polishing characteristics of the obtained multilayer polishing pad were evaluated by the following method.
(研磨レートの経時変化)
複層型研磨パッドをCMP研磨装置((株)野村製作所社製PP0−60S)の回転定盤に固定し、ダイヤモンドドレッサーを用いて圧力0.18MPa,ドレッサー回転数110回転/分,30分間の条件で研磨面を研削した。なお、ダイヤモンドドレッサーは、三菱マテリアル(株)製のMEC100−Lを用いた。(Change in polishing rate over time)
The multi-layer type polishing pad is fixed on the rotary surface plate of a CMP polishing apparatus (PP0-60S manufactured by Nomura Seisakusho Co., Ltd.), and the pressure is 0.18 MPa and the dresser rotation speed is 110 rpm for 30 minutes using a diamond dresser. The polished surface was ground under the conditions. As the diamond dresser, MEC 100-L manufactured by Mitsubishi Materials Corporation was used.
そして、複層型研磨パッドの研磨面にスラリーを滴下しながら酸化膜表面を有する8インチのシリコンウェハを研磨した。なお、研磨条件はプラテン回転数50回転/分,ヘッド回転数49回転/分,研磨圧力45kPa,研磨時間100秒の条件で行った。スラリーは、蒸留水で2倍希釈したキャボット社製研磨スラリーSS25を用いた。スラリーは120mL/分の速度で供給された。そして、このときの研磨レート(a)を測定した。 Then, an 8-inch silicon wafer having an oxide film surface was polished while the slurry was dropped onto the polishing surface of the multilayer polishing pad. The polishing conditions were as follows: platen rotation number: 50 rpm, head rotation number: 49 rpm, polishing pressure 45 kPa, and polishing time 100 seconds. The slurry used was a polishing slurry SS25 manufactured by Cabot Inc. diluted twice with distilled water. The slurry was fed at a rate of 120 mL / min. And the polishing rate (a) at this time was measured.
一方、複層型研磨パッドを湿潤状態で24時間放置した。そして、湿潤状態で24時間放置された複層型研磨パッドの研磨レート(b)も同様の条件で測定した。そして、研磨レートの経時変化の指標として、湿潤前の複層型研磨パッドの研磨レート(a)に対する湿潤後の複層型研磨パッドの研磨レート(b)の維持率((b)/(a)×100(%))を求めた。 Meanwhile, the multilayer polishing pad was left wet for 24 hours. The polishing rate (b) of the multilayer polishing pad left in a wet state for 24 hours was also measured under the same conditions. Then, as an indicator of the change with time of the polishing rate, the maintenance rate of the polishing rate (b) of the multilayer polishing pad after wetting to the polishing rate (a) of the multilayer polishing pad before wetting ((b) / (a ) × 100 (%) was determined.
(研磨の不均一性)
シリコンウェハの研磨前後のそれぞれの膜厚をウェハ面内の49点で測定した。そして、各点における研磨前後の膜厚の差から研磨速度を求めた。そして、49点の研磨速度の平均値を研磨速度(R)とした。また、49点の研磨速度の標準偏差(σ)を求め、研磨の不均一性を「不均一性(%)=(σ/R)×100」から求めた。不均一性の値が小さいほど、研磨均一性に優れていることを示す。(Unevenness of polishing)
The film thickness before and after polishing of the silicon wafer was measured at 49 points in the wafer surface. Then, the polishing rate was determined from the difference in film thickness before and after polishing at each point. And the average value of the polishing rate of 49 points | pieces was made into the polishing rate (R). In addition, the standard deviation (σ) of the polishing speed at 49 points was determined, and the nonuniformity of polishing was determined from “nonuniformity (%) = (σ / R) × 100”. The smaller the nonuniformity value, the better the polishing uniformity.
(バリ発生評価)
複層型研磨パッドを日本電産シンポ(株)製の電動ろくろ研磨機(RK−3D形)に装着した。そして、研磨パッドの研磨面を、150mL/分の速度でスラリーを流しながら、ダイヤモンドドレッサーでドレッサー回転数61rpm、研磨パッド回転数60rpm、ドレッサー荷重2.75psiの条件で8時間研削した。ダイヤモンドドレッサーは、(株)アライドマテリアル製のダイヤモンドドレッサー(ダイヤモンド粒子番手#100)を用いた。研削後の研磨面を目視で観察し、バリが全く発生しなかった場合には良、バリが発生した場合には否と判定した。(Evaluation of burr occurrence)
The multilayer polishing pad was attached to an electric polishing machine (RK-3D type) manufactured by Nidec-Shimpo Co., Ltd. Then, while flowing the slurry at a rate of 150 mL / min, the polishing surface of the polishing pad was ground with a diamond dresser under the conditions of 61 rpm dresser, 60 rpm polishing pad and 2.75 psi dresser for 8 hours. As a diamond dresser, a diamond dresser (diamond particle number # 100) manufactured by Allied Material Co., Ltd. was used. The ground surface after grinding was visually observed, and it was judged as good when no burrs were generated at all, and was judged as negative when burrs were generated.
結果をまとめて表1に示す。 The results are summarized in Table 1.
[実施例2]
PTMG850、数平均分子量600のポリエチレングリコール(PEG600)、BD、MPD及びMDIを、PTMG850:PEG600:BD:MPD:MDI=11.4:7.6:14.7:6.4:59.9(質量比)の割合で混合した単量体を準備した。そして、定量ポンプで単量体を二軸押出機に連続的に供給して混練しながら連続溶融重合することにより重合体を得た。二軸押出機から連続的に吐出される溶融状態の重合体のストランドを水中に連続的に押出した後、ペレタイザーで細断することにより熱可塑性ポリウレタンBのペレットを得た。Example 2
PTMG 850, polyethylene glycol having a number average molecular weight of 600 (PEG 600), BD, MPD and MDI, PTMG 850: PEG 600: BD: MPD: MDI = 11.4: 7.6: 14.7: 6.4: 59.9 ( The monomer mixed in the ratio of mass ratio was prepared. Then, a monomer was continuously supplied to a twin-screw extruder by a metering pump and continuously melt-polymerized while being kneaded to obtain a polymer. After continuously extruding the strand of the polymer in the molten state continuously discharged from the twin-screw extruder into water, the pellet of thermoplastic polyurethane B was obtained by shredding with a pelletizer.
熱可塑性ポリウレタンAの代わりに熱可塑性ポリウレタンBを用いた以外は実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。 Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that thermoplastic polyurethane B was used instead of thermoplastic polyurethane A. The results are shown in Table 1.
[実施例3]
PTMG850、BD、MPD及びMDIを、PTMG850:BD:MPD:MDI=10.2:15.7:8.8:65.3(質量比)の割合で混合した単量体を準備した。そして、定量ポンプで単量体を二軸押出機に連続的に供給して混練しながら連続溶融重合することにより重合体を得た。二軸押出機から連続的に吐出される溶融状態の重合体のストランドを水中に連続的に押出した後、ペレタイザーで細断することにより熱可塑性ポリウレタンCのペレットを得た。[Example 3]
The monomer which mixed PTMG850, BD, MPD, and MDI in the ratio of PTMG850: BD: MPD: MDI = 10.2: 15.7: 8.8: 65.3 (mass ratio) was prepared. Then, a monomer was continuously supplied to a twin-screw extruder by a metering pump and continuously melt-polymerized while being kneaded to obtain a polymer. After continuously extruding the strand of the polymer in the molten state continuously discharged from the twin-screw extruder into water, the pellet of thermoplastic polyurethane C was obtained by shredding with a pelletizer.
熱可塑性ポリウレタンAの代わりに熱可塑性ポリウレタンCを用いた以外は実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。 Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that thermoplastic polyurethane C was used instead of thermoplastic polyurethane A. The results are shown in Table 1.
[実施例4]
PEG600、BD、MPD、及びMDIを、PEG600:BD:MPD:MDI=10.9:15.3:8.6:65.2(質量比)の割合で混合した単量体を準備した。そして、定量ポンプで単量体を二軸押出機に連続的に供給して混練しながら連続溶融重合することにより重合体を得た。二軸押出機から連続的に吐出される溶融状態の重合体のストランドを水中に連続的に押出した後、ペレタイザーで細断することにより熱可塑性ポリウレタンDのペレットを得た。Example 4
The monomer which mixed PEG600, BD, MPD, and MDI in the ratio of PEG600: BD: MPD: MDI = 10. 9: 15.3: 8.6: 65.2 (mass ratio) was prepared. Then, a monomer was continuously supplied to a twin-screw extruder by a metering pump and continuously melt-polymerized while being kneaded to obtain a polymer. After continuously extruding the strand of the polymer in the molten state continuously discharged from the twin-screw extruder into water, a pellet of thermoplastic polyurethane D was obtained by shredding with a pelletizer.
熱可塑性ポリウレタンAの代わりに熱可塑性ポリウレタンDを用いた以外は実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。 Evaluation was carried out in the same manner as in Example 1 except that thermoplastic polyurethane D was used instead of thermoplastic polyurethane A. The results are shown in Table 1.
[実施例5]
PTMG850、BD、炭素数6の鎖伸長剤である1,6-ヘキサンジオール(HD)、及びMDIを、PTMG850:BD:HD:MDI=19.0:14.7:6.4:59.9(質量比)の割合で混合した単量体を準備した。そして、定量ポンプで単量体を二軸押出機に連続的に供給して混練しながら連続溶融重合することにより重合体を得た。二軸押出機から連続的に吐出される溶融状態の重合体のストランドを水中に連続的に押出した後、ペレタイザーで細断することにより熱可塑性ポリウレタンEのペレットを得た。[Example 5]
PTMG 850, BD, C6-C6 chain extender 1,6-hexanediol (HD), and MDI, PTMG 850: BD: HD: MDI = 19.0: 14.7: 6.4: 59.9 The monomer mixed in the ratio of (mass ratio) was prepared. Then, a monomer was continuously supplied to a twin-screw extruder by a metering pump and continuously melt-polymerized while being kneaded to obtain a polymer. After continuously extruding the strand of the polymer in the molten state continuously discharged from the twin-screw extruder into water, the pellet of thermoplastic polyurethane E was obtained by shredding with a pelletizer.
熱可塑性ポリウレタンAの代わりに熱可塑性ポリウレタンEを用いた以外は実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。 Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that thermoplastic polyurethane E was used instead of thermoplastic polyurethane A. The results are shown in Table 1.
[実施例6]
PTMG850、BD、炭素数8の鎖伸長剤である1,8-オクタンジオール(OD)、及びMDIを、PTMG850:BD:OD:MDI=17.3:14.8:8.0:59.9(質量比)の割合で混合した単量体を準備した。そして、定量ポンプで単量体を二軸押出機に連続的に供給して混練しながら連続溶融重合することにより重合体を得た。二軸押出機から連続的に吐出される溶融状態の重合体のストランドを水中に連続的に押出した後、ペレタイザーで細断することにより熱可塑性ポリウレタンFのペレットを得た。[Example 6]
PTMG 850, BD, 1,8-octanediol (OD) which is a chain extender of 8 carbon atoms, and MDI, PTMG 850: BD: OD: MDI = 17.3: 14.8: 8.0: 59.9 The monomer mixed in the ratio of (mass ratio) was prepared. Then, a monomer was continuously supplied to a twin-screw extruder by a metering pump and continuously melt-polymerized while being kneaded to obtain a polymer. After continuously extruding the strand of the molten polymer continuously discharged from the twin-screw extruder into water, the pellet of thermoplastic polyurethane F was obtained by shredding with a pelletizer.
熱可塑性ポリウレタンAの代わりに熱可塑性ポリウレタンFを用いた以外は実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。 Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that thermoplastic polyurethane F was used instead of thermoplastic polyurethane A. The results are shown in Table 1.
[実施例7]
PTMG850、BD、炭素数8の鎖伸長剤であるシクロヘキサンジメタノール(CHDM)、及びMDIを、PTMG850:BD:CHDM:MDI=14.4:14.8:7.9:59.9(質量比)の割合で混合した単量体を準備した。そして、定量ポンプで単量体を二軸押出機に連続的に供給して混練しながら連続溶融重合することにより重合体を得た。二軸押出機から連続的に吐出される溶融状態の重合体のストランドを水中に連続的に押出した後、ペレタイザーで細断することにより熱可塑性ポリウレタンGのペレットを得た。[Example 7]
PTMG 850, BD, cyclohexane dimethanol (CHDM) which is a chain extender having 8 carbon atoms, and MDI, PTMG 850: BD: CHDM: MDI = 14.4: 14.8: 7.9: 59.9 (mass ratio) The monomer mixed in the ratio of was prepared. Then, a monomer was continuously supplied to a twin-screw extruder by a metering pump and continuously melt-polymerized while being kneaded to obtain a polymer. After continuously extruding a strand of the polymer in a molten state continuously discharged from a twin-screw extruder into water, the pellet of thermoplastic polyurethane G was obtained by shredding with a pelletizer.
熱可塑性ポリウレタンAの代わりに熱可塑性ポリウレタンGを用いた以外は実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。 Evaluation was made in the same manner as Example 1 except that thermoplastic polyurethane G was used instead of thermoplastic polyurethane A. The results are shown in Table 1.
[実施例8]
数平均分子量950のポリプロピレングリコール(PPG950)、BD、MPD及びMDIを、PPG950:BD:MPD:MDI=18.7:14.8:6.5:59.9(質量比)の割合で混合し、定量ポンプにより同軸で回転する2軸押出機に連続的に供給して、連続溶融重合を行い、溶融物をストランド状に水中に連続的に押出した後、ペレタイザーで細断することにより熱可塑性ポリウレタンHのペレットを得た。[Example 8]
Polypropylene glycol (PPG950) with a number average molecular weight of 950, BD, MPD and MDI are mixed in the ratio of PPG950: BD: MPD: MDI = 18.7: 14.8: 6.5: 59.9 (mass ratio) The thermoplastic resin is continuously supplied by a metering pump to a coaxially rotating twin-screw extruder to carry out continuous melt polymerization, continuously extruding the melt into water in the form of strands and then shredding with a pelletizer. Pellets of polyurethane H were obtained.
熱可塑性ポリウレタンAの代わりに熱可塑性ポリウレタンHを用いた以外は実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。 Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that thermoplastic polyurethane H was used instead of thermoplastic polyurethane A. The results are shown in Table 1.
[比較例1]
数平均分子量650のポリテトラメチレングリコール(PTMG650)、BD、及びMDIを、PTMG650:BD:MDI=18.7:19.6:61.7(質量比)の割合で混合した単量体を準備した。そして、定量ポンプで単量体を二軸押出機に連続的に供給して混練しながら連続溶融重合することにより重合体を得た。二軸押出機から連続的に吐出される溶融状態の重合体のストランドを水中に連続的に押出した後、ペレタイザーで細断することにより熱可塑性ポリウレタンIのペレットを得た。Comparative Example 1
Prepare a monomer in which polytetramethylene glycol (PTMG650), BD, and MDI of number average molecular weight 650 are mixed in the ratio of PTMG 650: BD: MDI = 18.7: 19.6: 61.7 (mass ratio) did. Then, a monomer was continuously supplied to a twin-screw extruder by a metering pump and continuously melt-polymerized while being kneaded to obtain a polymer. After continuously extruding a strand of the polymer in a molten state continuously discharged from a twin-screw extruder into water, the pellet of thermoplastic polyurethane I was obtained by shredding with a pelletizer.
熱可塑性ポリウレタンAの代わりに熱可塑性ポリウレタンIを用いた以外は実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。 Evaluation was made in the same manner as Example 1 except that thermoplastic polyurethane I was used instead of thermoplastic polyurethane A. The results are shown in Table 1.
[比較例2]
数平均分子量500のポリ3-メチルペンタンジオールアジペート(PMPA500)、BD、及びMDIを、PMPA500:BD:MDI=25.6:16.3:58.1(質量比)の割合で混合した単量体を準備した。そして、定量ポンプで単量体を二軸押出機に連続的に供給して混練しながら連続溶融重合することにより重合体を得た。二軸押出機から連続的に吐出される溶融状態の重合体のストランドを水中に連続的に押出した後、ペレタイザーで細断することにより熱可塑性ポリウレタンJのペレットを得た。Comparative Example 2
A single amount in which poly 3-methyl pentanediol adipate (PMPA 500) having a number average molecular weight of 500 (BD), and BD and MDI are mixed in a ratio of PMPA 500: BD: MDI = 25.6: 16.3: 58.1 (mass ratio) I prepared my body. Then, a monomer was continuously supplied to a twin-screw extruder by a metering pump and continuously melt-polymerized while being kneaded to obtain a polymer. After continuously extruding the strand of the polymer in the molten state continuously discharged from the twin-screw extruder into water, a pellet of thermoplastic polyurethane J was obtained by shredding with a pelletizer.
熱可塑性ポリウレタンAの代わりに熱可塑性ポリウレタンJを用いた以外は実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。 Evaluation was performed in the same manner as Example 1 except that thermoplastic polyurethane J was used instead of thermoplastic polyurethane A. The results are shown in Table 1.
[比較例3]
数平均分子量1000のポリ3-メチルペンタンジオールアジペート(PMPA1000)、BD、及びMDIを、PMPA1000:BD:MDI=29.7:16.6:53.7(質量比)の割合で混合した単量体を準備した。そして、定量ポンプで単量体を二軸押出機に連続的に供給して混練しながら連続溶融重合することにより重合体を得た。二軸押出機から連続的に吐出される溶融状態の重合体のストランドを水中に連続的に押出した後、ペレタイザーで細断することにより熱可塑性ポリウレタンKのペレットを得た。Comparative Example 3
A unit amount of poly 3-methyl pentanediol adipate (PMPA 1000) with a number average molecular weight of 1000, BD, and MDI mixed in a ratio of PMPA 1000: BD: MDI = 29.7: 16.6: 53.7 (mass ratio) I prepared my body. Then, a monomer was continuously supplied to a twin-screw extruder by a metering pump and continuously melt-polymerized while being kneaded to obtain a polymer. After continuously extruding the strand of the polymer in the molten state continuously discharged from the twin-screw extruder into water, the pellet of thermoplastic polyurethane K was obtained by shredding with a pelletizer.
熱可塑性ポリウレタンAの代わりに熱可塑性ポリウレタンKを用いた以外は実施例1と同様にして評価した。なお、比較例3においては、同心円状に形成した溝の両側のコーナー部にテーパー形状を形成しなかった。結果を表1に示す。 Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that thermoplastic polyurethane K was used instead of thermoplastic polyurethane A. In addition, in the comparative example 3, the taper shape was not formed in the corner part of the both sides of the groove | channel formed concentrically. The results are shown in Table 1.
[比較例4]
PTMG850、MPD、及びMDIを、PTMG850:MPD:MDI=13.7:26.4:59.9(質量比)の割合で混合した単量体を準備した。そして、定量ポンプで単量体を二軸押出機に連続的に供給して混練しながら連続溶融重合することにより重合体を得た。二軸押出機から連続的に吐出される溶融状態の重合体のストランドを水中に連続的に押出した後、ペレタイザーで細断することにより熱可塑性ポリウレタンLのペレットを得た。Comparative Example 4
The monomer which mixed PTMG850, MPD, and MDI in the ratio of PTMG850: MPD: MDI = 13.7: 26.4: 59.9 (mass ratio) was prepared. Then, a monomer was continuously supplied to a twin-screw extruder by a metering pump and continuously melt-polymerized while being kneaded to obtain a polymer. After continuously extruding the strand of the polymer in the molten state continuously discharged from the twin-screw extruder into water, the pellet of the thermoplastic polyurethane L was obtained by shredding with a pelletizer.
熱可塑性ポリウレタンAの代わりに熱可塑性ポリウレタンLを用いた以外は実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。 Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that thermoplastic polyurethane L was used instead of thermoplastic polyurethane A. The results are shown in Table 1.
[比較例5]
PMPA500、CHDM、及びMDIを、PMPA500:CHDM:MDI=11.8:30.1:58.1(質量比)の割合で混合し、定量ポンプにより同軸で回転する2軸押出機に連続的に供給して、連続溶融重合を行い、溶融物をストランド状に水中に連続的に押出した後、ペレタイザーで細断することにより熱可塑性ポリウレタンMのペレットを得た。Comparative Example 5
The PMPA 500, CHDM, and MDI are mixed in a ratio of PMPA 500: CHDM: MDI = 11.8: 30.1: 58.1 (mass ratio), and continuously fed to a twin-screw extruder coaxially rotating by a metering pump. After feeding, continuous melt polymerization was carried out, and the melt was continuously extruded in the form of strands into water, and then chopped with a pelletizer to obtain pellets of thermoplastic polyurethane M.
熱可塑性ポリウレタンAの代わりに熱可塑性ポリウレタンMを用いた以外は実施例1と同様にして、窒素含有割合、示差走査熱量、水との接触角、50℃の水で飽和膨潤させたときの50℃における引張弾性率、及び貯蔵弾性率の水飽和膨潤時保持率を評価した。 In the same manner as in Example 1 except that the thermoplastic polyurethane M was used instead of the thermoplastic polyurethane A, the nitrogen content, the differential scanning calorific value, the contact angle with water, 50 when saturated swelling with water at 50 ° C. The water-saturated swelling retention rate of the tensile modulus of elasticity and the storage modulus in ° C. was evaluated.
また、熱可塑性ポリウレタンMを2枚の金属板の間に挟み、熱プレス成形することにより熱プレス成形シートを得た。そして、熱プレス成形シートを耐圧力容器に入れ、温度110℃、圧力7MPaの条件下で5時間、二酸化炭素を溶解させることにより、二酸化炭素を1.6重量%(飽和量)含むガス溶解シートを得た。そして、室温まで冷却した後、圧力を常圧とし、ガス溶解シートを耐圧容器から取り出した。次に、得られたガス溶解シートを110℃のシリコンオイル中に3分間浸漬した後取り出し、室温まで冷却することにより厚さ2μmのポリウレタンMの発泡体シートを得た。 Further, a thermoplastic polyurethane M was sandwiched between two metal plates, and hot press molding was performed to obtain a hot press formed sheet. Then, the heat press-formed sheet is placed in a pressure-resistant container, and carbon dioxide is dissolved for 5 hours under conditions of a temperature of 110 ° C. and a pressure of 7 MPa to form a gas dissolving sheet containing 1.6% by weight (saturated amount) of carbon dioxide. I got Then, after cooling to room temperature, the pressure was set to normal pressure, and the gas dissolving sheet was taken out from the pressure resistant container. Next, the obtained gas-meltable sheet was immersed in silicone oil at 110 ° C. for 3 minutes, taken out, and cooled to room temperature to obtain a polyurethane M foam sheet having a thickness of 2 μm.
そして、得られたポリウレタンMの発泡体シートを用いて、密度、硬度、成形性及び研磨特性を評価した。なお、比較例5においては、同心円状に形成した溝の両側のコーナー部にテーパー形状を形成しなかった。これらの結果を表1に示す。 Then, using the obtained foam sheet of polyurethane M, density, hardness, moldability and polishing characteristics were evaluated. In Comparative Example 5, no tapered shape was formed at the corner portions on both sides of the concentrically formed groove. The results are shown in Table 1.
表1の結果より、次のことがわかる。炭素数4以下のジオールと炭素数5以上のジオールとを含む鎖伸長剤を用いて重合した熱可塑性ポリウレタンの成形体を研磨層として備える実施例1〜8で得られた研磨パッドは、ウェハ研磨時の研磨不均一性に優れ、また、研磨速度の経時変化も小さく、成形性にも優れていた。一方、炭素数4のBDのみを単独で鎖伸長剤として用いて重合した熱可塑性ポリウレタンの成形体を研磨層として備える比較例1及び比較例2で得られた研磨パッドは、硬度が高いためにウェハ研磨時の研磨均一性には優れていたものの、成形性が劣っていた。また、炭素数4のBDのみを単独で鎖伸長剤として用いて重合した熱可塑性ポリウレタンの成形体であって、有機ジイソシアネートのイソシアネート基に由来する窒素含有割合が6.3未満の比較例3で得られた研磨パッドは、硬度が低いために研磨均一性が低く、また、研磨速度の経時変化も大きく、さらに成形性にも劣っていた。また、炭素数5のMPDのみを単独で鎖伸長剤として用いて重合した熱可塑性ポリウレタンの成形体を研磨層として備える比較例4で得られた研磨パッドは、成形性には優れていたものの、硬度が低いために研磨均一性が低く、また、研磨速度の経時変化も大きく、さらに成形性にも劣っていた。また、多孔性である、熱可塑性ポリウレタンの発泡成形体を研磨層として備える比較例5で得られた研磨パッドは、硬度が低いために研磨均一性が低かった。 From the results of Table 1, the following can be seen. The polishing pad obtained in Examples 1 to 8 comprising a molded article of a thermoplastic polyurethane polymerized using a chain extender containing a diol having 4 or less carbon atoms and a diol having 5 or more carbon atoms as a polishing layer is a wafer polisher It was excellent at the time of polishing nonuniformity, and also the change with time of the polishing rate was small, and the formability was also excellent. On the other hand, the polishing pads obtained in Comparative Example 1 and Comparative Example 2 having as a polishing layer a molded article of a thermoplastic polyurethane obtained by polymerizing only BD having 4 carbon atoms alone as a chain extender, have high hardness. Although the polishing uniformity at the time of wafer polishing was excellent, the formability was inferior. Moreover, it is a molding of the thermoplastic polyurethane which superposed | polymerized using only BD having 4 carbons alone as a chain extender, and the nitrogen content ratio derived from the isocyanate group of organic diisocyanate is less than 6.3 in Comparative Example 3 The obtained polishing pad had low hardness and therefore low evenness in polishing, and also had a large change with time in the polishing rate and was also inferior in formability. Moreover, although the polishing pad obtained by the comparative example 4 equipped with the molded object of the thermoplastic polyurethane which superposed | polymerized using only C5 MPD alone as a chain extender as a grinding | polishing layer was excellent in the moldability, Since the hardness was low, the polishing uniformity was low, and the change with time of the polishing rate was large, and the formability was also inferior. In addition, the polishing pad obtained in Comparative Example 5 including the porous foam molded article of thermoplastic polyurethane as the polishing layer had low polishing uniformity due to low hardness.
10 研磨パッド
11 回転定盤
12 スラリー供給ノズル
13 キャリア
14 パッドコンディショナー
15 被研磨材
16 研磨スラリー
20 CMP装置DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Polishing pad 11 Rotating surface plate 12 Slurry supply nozzle 13 Carrier 14 Pad conditioner 15 Abrasive material 16 Polishing slurry 20 CMP apparatus
Claims (12)
非多孔性である、研磨層用成形体。Weight of a monomer including a high molecular weight diol, an organic diisocyanate, a first chain extender containing a diol having 4 or less carbon atoms, and a second chain extender containing a diol having 5 or more carbon atoms And a thermoplastic polyurethane which has a nitrogen content of 6.3 to 7.4% by mass derived from the isocyanate group of the organic diisocyanate,
A non-porous compact for an abrasive layer.
前記第2の鎖伸長剤が、1,5-ペンタンジオール,2,2-ジメチルプロパン-1,3-ジオール,3-メチル1,5-ペンタンジオール,1,6-ヘキサンジオール,シクロヘキサンジオール,1,8-オクタンジオール,シクロヘキサンジメタノール,1,9-ノナンジオール,2-メチル-1,8-オクタンジオール,及び1,10-デカンジオールからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む請求項1に記載の研磨層用成形体。The first chain extender is ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 2,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2-methyl Containing at least one selected from the group consisting of 1,3-propanediol,
The second chain extender is 1,5-pentanediol, 2,2-dimethylpropane-1,3-diol, 3-methyl 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, cyclohexanediol, 1 2. At least one selected from the group consisting of 8-octanediol, cyclohexanedimethanol, 1,9-nonanediol, 2-methyl-1, 8-octanediol, and 1,10-decanediol. A molded body for an abrasive layer as described above.
A/B×100
(Aは50℃の温水で飽和膨潤させたときの50℃における貯蔵弾性率、Bは50℃の温水で飽和膨潤させていないときの50℃における貯蔵弾性率)
から算出される、貯蔵弾性率の水飽和膨潤時保持率が55%以上である請求項1〜7の何れか1項に記載の研磨層用成形体。The thermoplastic polyurethane has the following formula:
A / B x 100
(A: storage modulus at 50 ° C. when saturated swelling with 50 ° C. warm water, B: storage modulus at 50 ° C. when not saturated swelling with 50 ° C. hot water)
The molded product for an abrasive layer according to any one of claims 1 to 7, wherein the water saturated swelling retention ratio of the storage elastic modulus is calculated to be 55% or more.
前記凹部は、研磨面に向かって広がる、テーパー形状のコーナー部を有する請求項1〜9の何れか1項に記載の研磨層用成形体。The abrasive layer molding includes an abrasive surface having a recess,
The abrasive product according to any one of claims 1 to 9, wherein the recess has a tapered corner portion that extends toward the polishing surface.
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| TWI601598B (en) * | 2016-12-09 | 2017-10-11 | 智勝科技股份有限公司 | Polishing pad and polishing method |
| JP7014526B2 (en) * | 2017-04-14 | 2022-02-01 | 株式会社クラレ | Manufacturing method of polishing layer for polishing pad |
| JP7141230B2 (en) * | 2018-03-30 | 2022-09-22 | 富士紡ホールディングス株式会社 | Polishing pad and manufacturing method thereof |
| KR102059647B1 (en) * | 2018-06-21 | 2019-12-26 | 에스케이씨 주식회사 | Polishing pad with improved fluidity of slurry and manufacturing method thereof |
| KR102524174B1 (en) | 2018-08-11 | 2023-04-20 | 주식회사 쿠라레 | Polyurethane for polishing layer, polishing layer and polishing pad |
| KR102298114B1 (en) * | 2019-11-05 | 2021-09-03 | 에스케이씨솔믹스 주식회사 | Polishing pad, preparation method thereof, and preparation method of semiconductor device using same |
| KR102287235B1 (en) * | 2019-10-30 | 2021-08-06 | 에스케이씨솔믹스 주식회사 | Polishing pad with controlled crosslinking and preparation method thereof |
| JP7441916B2 (en) | 2021-10-12 | 2024-03-01 | エスケー エンパルス カンパニー リミテッド | Polishing pad and method for manufacturing semiconductor devices using the same |
| US20250114901A1 (en) * | 2023-10-06 | 2025-04-10 | Applied Materials, Inc. | Grooves for edge and hot spot compensation in chemical mechanical polishing |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11322878A (en) * | 1998-05-13 | 1999-11-26 | Dainippon Ink & Chem Inc | Method for producing foam-containing polyurethane molded article, urethane resin composition for foam-containing molded article, and polishing pad using the same |
| US6095902A (en) * | 1998-09-23 | 2000-08-01 | Rodel Holdings, Inc. | Polyether-polyester polyurethane polishing pads and related methods |
| JP3516874B2 (en) | 1998-12-15 | 2004-04-05 | 東洋ゴム工業株式会社 | Method for producing polyurethane foam and polishing sheet |
| JP2000248034A (en) | 1999-03-02 | 2000-09-12 | Mitsubishi Chemicals Corp | Polyurethane resin composition for abrasives and foams thereof |
| JP3558273B2 (en) | 1999-09-22 | 2004-08-25 | 東洋ゴム工業株式会社 | Method for producing polyurethane foam and polishing sheet |
| US6860802B1 (en) * | 2000-05-27 | 2005-03-01 | Rohm And Haas Electric Materials Cmp Holdings, Inc. | Polishing pads for chemical mechanical planarization |
| US6736709B1 (en) * | 2000-05-27 | 2004-05-18 | Rodel Holdings, Inc. | Grooved polishing pads for chemical mechanical planarization |
| JP4115124B2 (en) * | 2000-12-08 | 2008-07-09 | 株式会社クラレ | Thermoplastic polyurethane foam, method for producing the same, and polishing pad comprising the foam |
| KR100784656B1 (en) * | 2000-12-08 | 2007-12-12 | 가부시키가이샤 구라레 | Thermoplastic Polyurethane Foam, Method for Making The Same And Polishing Pad Prepared Therefrom |
| JP3983610B2 (en) | 2002-07-02 | 2007-09-26 | 株式会社クラレ | Thermoplastic polyurethane foam and polishing pad comprising the same |
| JP2004123975A (en) * | 2002-10-04 | 2004-04-22 | Kuraray Co Ltd | Polyurethane foam and polishing pad comprising the same |
| US9321142B2 (en) | 2005-09-22 | 2016-04-26 | Kuraray Co., Ltd. | Polymer material, foam obtained from same, and polishing pad using those |
| JP2008235508A (en) * | 2007-03-20 | 2008-10-02 | Kuraray Co Ltd | Polishing pad, polishing method using the same, and semiconductor device manufacturing method |
| KR101084808B1 (en) * | 2007-03-20 | 2011-11-21 | 가부시키가이샤 구라레 | Metal film polishing pad and method of polishing metal film using same |
| JP5143518B2 (en) * | 2007-09-27 | 2013-02-13 | 株式会社クラレ | Fiber composite polishing pad |
| JP5106033B2 (en) | 2007-10-16 | 2012-12-26 | キヤノン株式会社 | Optical scanning device and image forming apparatus using the same |
| JP5143528B2 (en) | 2007-10-25 | 2013-02-13 | 株式会社クラレ | Polishing pad |
| WO2010016486A1 (en) * | 2008-08-08 | 2010-02-11 | 株式会社クラレ | Polishing pad and method for manufacturing the polishing pad |
| JP5725300B2 (en) * | 2009-06-18 | 2015-05-27 | Jsr株式会社 | Polishing layer forming composition, chemical mechanical polishing pad and chemical mechanical polishing method using the same |
| JPWO2013011922A1 (en) | 2011-07-15 | 2015-02-23 | 東レ株式会社 | Polishing pad |
| KR102232039B1 (en) * | 2012-07-23 | 2021-03-26 | 제이에이치 로드스 컴퍼니, 인크 | Non-planar glass polishing pad and method of manufacture |
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